DE102005012066A1 - Honeycomb body with means for reactant supply and corresponding method and exhaust system - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Wabenkörper (1) mit einer ersten für ein Fluid durchströmbaren Wabenstruktur (2) und einer radial außerhalb der ersten Wabenstruktur (2) liegenden zweiten für ein Fluid durchströmbaren Wabenstruktur (3), die zumindest konzentrisch zur ersten Wabenstruktur (2) ist, bei dem die erste (2) und die zweite Wabenstruktur (3) durch ein Zwischenrohr (4) voneinander getrennt sind, wobei das Zwischenrohr (4) wenigstens einseitig in eine erste axiale Richtung (5) um zwischen X und Y cm über eine Stirnseite (6) zumindest einer der Wabenstrukturen (2, 3) hinausragt, wobei Mittel (7) zur Zugabe eines Reaktanden im Inneren (8) des Zwischenrohres (4) ausgebildet sind. DOLLAR A Der erfindungsgemäße Wabenkörper ermöglicht in vorteilhafter Weise die Ausbildung von Abgassystemen, bei denen der Abgasstrom geteilt und durch unterschiedliche Wabenstrukturen (2, 3) geführt wird. Insbesondere vorteilhaft ist dies zur Ausbildung eines SCR-Systems, bei dem die erste Wabenstruktur (2) als Hydrolysekatalysator und die zweite Wabenstruktur (3) als Oxidationskatalysator dient.The invention relates to a honeycomb body (1) having a first honeycomb structure (2) through which a fluid can flow, and a second honeycomb structure (3) through which a fluid can flow, located radially outside the first honeycomb structure (2), at least concentrically with the first honeycomb structure (2). is, in which the first (2) and the second honeycomb structure (3) by an intermediate tube (4) are separated from each other, wherein the intermediate tube (4) at least one side in a first axial direction (5) to between X and Y cm over a End face (6) protrudes at least one of the honeycomb structures (2, 3), wherein means (7) for adding a reactant in the interior (8) of the intermediate tube (4) are formed. DOLLAR A The honeycomb body according to the invention advantageously allows the formation of exhaust systems in which the exhaust stream is divided and guided by different honeycomb structures (2, 3). This is particularly advantageous for forming an SCR system in which the first honeycomb structure (2) serves as the hydrolysis catalyst and the second honeycomb structure (3) serves as the oxidation catalyst.
Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenkörper mit verschiedenen Wabenstrukturen, sowie ein entsprechendes Verfahren und Abgassystem.object The present invention is a honeycomb body having various honeycomb structures. and a corresponding method and exhaust system.
In vielen Staaten gelten gesetzliche Grenzwerte, die die Konzentrationen bestimmter Schadstoffe im Abgas von Kraftwagen oder Kraftfahrzeugen einhalten müssen. Zur Reduzierung der Konzentration von Stickoxiden (NOx) haben sich verschiedene Verfahren etabliert. Eines dieser Verfahren ist das SCR-Verfahren (selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion). Dies beruht auf der Einbringung eines Reduktionsmittels wie beispielsweise Harnstoff in den Abgasstrom, mit dessen Hilfe mittels selektiv wirkender entsprechender Katalysatoren Stockoxide (NOx) zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umgesetzt werden.In many states, legal limits apply, which must comply with the concentrations of certain pollutants in the exhaust gas of motor vehicles or motor vehicles. To reduce the concentration of nitrogen oxides (NO x ), various methods have been established. One of these methods is the SCR process (Selective Catalytic Reduction). This is due to the introduction of a reducing agent such as urea in the exhaust stream, by means of which selectively acting catalysts corresponding to oxides of nitrogen (NO x ) to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) are implemented.
Aus
der
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wabenkörper sowie ein entsprechendes Verfahren und Abgassystem vorzuschlagen, bei dem Teilgasstrom unterschiedlichen katalytischen Reaktionen unterzogen werden können ohne dass ein zusätzliches Gehäuse oder ein zusätzlicher Träger notwendig sind. Weiterhin liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wabenkörper vorzuschlagen, welcher platzsparend mehrere hydrodynamisch voneinander getrennte Reaktionszonen umfasst. Weiterhin soll ein entsprechendes Abgassystem und ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen werden.Of these, Based on the object of the invention, a honeycomb body as well to propose a corresponding method and exhaust system subjected to the partial gas flow different catalytic reactions can be without that an additional casing or an additional one carrier necessary. Furthermore, the object is to propose a honeycomb body, which Space-saving several hydrodynamically separated reaction zones includes. Furthermore, a corresponding exhaust system and a corresponding Procedures are proposed.
Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Wabenkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Abgassystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.These Tasks are solved through a honeycomb body with the features of claim 1, an exhaust system with the features of claim 12, as well as a method having the features of the claim 16. Advantageous developments are the subject of each dependent Claims.
Der erfindungsgemäße Wabenkörper weist eine erste Wabenstruktur auf, die für ein Fluid durchströmbar ist. Weiterhin umfasst der Wabenkörper eine radial außerhalb der ersten Wabenstruktur liegende zweite für ein Fluid durchströmbare Wabenstruktur. Die erste und die zweite Wabenstruktur sind durch mindestens ein Zwischenrohr voneinander getrennt, wobei das mindestens eine Zwischenrohr wenigstens einseitig in eine erste axiale Richtung zwischen 5 und 15 Zentimeter über eine Stirnseite zumindest einer der Wabenstrukturen hinausragt. Bevorzugt ist hierbei, dass das mindestens eine Zwischenrohr um 5 bis 10 cm über eine Stirnseite zumindest einer der Wabenstrukturen hinausragt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegen zwei Zwischenrohre vor, die ineinander liegen.Of the honeycomb body according to the invention has a first honeycomb on that for a fluid flowed through is. Furthermore, the honeycomb body comprises a radially outside the second honeycomb structure lying second fluid for a fluid honeycomb structure. The first and second honeycomb structures are at least one Intermediate tube separated from each other, wherein the at least one intermediate tube at least one side in a first axial direction between 5 and 15 inches over an end face protrudes at least one of the honeycomb structures. It is preferred that the at least one intermediate tube to 5 to 10 cm above an end face protrudes at least one of the honeycomb structures. According to one preferred embodiment There are two intermediate tubes that lie inside each other.
Durch das einseitig die Stirnseite zumindest einer Wabenstruktur überragende Zwischenrohr erfolgt eine Trennung der Gasströme, die durch den Wabenkörper strömen können. Es wird ein erster Teilgasstrom – eine Zentralströmung – gebildet, welcher die erste Wabenstruktur durchströmt und ein zweiter Teilgasstrom – eine Randströmung – welcher die zweite Wabenstruktur durchströmt. Die beiden Wabenstrukturen sind so durch das Zwischenrohr voneinander getrennt, dass kein Austausch durch das Zwischenrohr stattfinden kann. Dies erlaubt die Ausbildung von unterschiedlichen Reaktionszonen in einem Wabenkörper, ohne dass zusätzliche Komponenten und/oder Stränge einer Abgasleitung vorgesehen werden müs sen. Die beiden Reaktionszonen können erfindungsgemäß in einem einzigen Wabenkörper ausgebildet sein. Insbesondere ist dies von Vorteil, wenn aufgrund der Randbedingungen im Einsatz die beiden Reaktionszonen strikt voneinander getrennt werden müssen, eine Vermischung nach Durchströmen der Reaktionszonen aber gewünscht oder notwendig ist.By the unilaterally the front side of at least one honeycomb structure outstanding The intermediate tube is a separation of the gas streams, which can flow through the honeycomb body. It becomes a first partial gas flow - a Central flow - formed, which flows through the first honeycomb structure and a second partial gas flow - an edge flow - which the flows through the second honeycomb structure. The two honeycomb structures are so through the intermediate tube from each other separated, that no exchange take place through the intermediate tube can. This allows the formation of different reaction zones in a honeycomb body, without that extra Components and / or strands an exhaust pipe must be provided sen. The two reaction zones can according to the invention in a single honeycomb body be educated. In particular, this is advantageous if due the boundary conditions in use the two reaction zones strictly have to be separated from each other, a mixture after flowing through the reaction zones but desired or necessary is.
Grundsätzlich ist aber auch vorteilhaft, wenn mindestens ein Zwischenrohr des Wabenkörpers auf der gegenüberliegenden Stirnseite hinausragt. Bevorzugt ist dabei, dass ein solcher Rohrstutzen mit einer Erstreckung bereitgestellt wird, die von einer Länge des Überhangs des Zwischenrohres von 5 bis 15 cm verschieden, insbesondere kleiner, ist. So wird die Erstreckung vorteilhafter Weise in einem Bereich von 0,5 bis 2,0 cm gewählt. Ein solcher Rohrstutzen kann beispielsweise zur Befestigung einer Stützstruktur dienen, so dass eine beidseitige Lagerung des Wabenkörpers über das mindestens eine Zwischenrohr ermöglicht wird. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass alle Zwischenrohre mit unterschiedlichen Längen hinsichtlich des Überhangs und/oder Erstreckungen des Rohrstutzens ausgebildet sein können.Basically but also advantageous if at least one intermediate tube of the honeycomb body on the opposite Front protrudes. It is preferred that such a pipe socket provided with an extension that is of a length of the overhang of the intermediate tube of 5 to 15 cm different, especially smaller, is. Thus, the extension advantageously becomes in a range of 0.5 to 2.0 cm chosen. Such a pipe socket, for example, to attach a support structure serve, so that a two-sided storage of the honeycomb body on the allows at least one intermediate tube becomes. In this regard, it should be noted that all intermediate pipes with different lengths in terms of overhang and / or extensions of the pipe socket can be formed.
Die Wabenstruktur weisen Hohlräume auf, die zumindest für ein Fluid beströmbar sind. Das heißt, das Hohlräume mit einem frei durchströmbaren Querschnitt wie beispielsweise Kanäle ausgebildet sein können aber alternativ oder zusätzlich auch Hohlräume, die nicht frei duchströmbar sein können, sondern die verschlossen oder zumindest teilweise verschlossen sind, wobei ein Gasstrom durch die Wand des Hohlraums treten kann. Ein solcher Wabenkörper kann beispielsweise als Dieselpartikelfilter eingesetzt werden.The honeycomb structure has cavities which can be flowed through at least for a fluid. That is, the cavities can be formed with a freely flow-through cross section such as channels but can alternatively or additionally also Hollow spaces which can not be freely streamable, but which are closed or at least partially closed, whereby a gas flow can pass through the wall of the cavity. Such a honeycomb body can be used for example as a diesel particulate filter.
Die Wabenstrukturen können auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. Zum einen ist die Ausbildung zumindest teilweise aus hochtemperaturfesten Edelstahlmaterialien möglich. Hierzu werden zumindest teilweise metallische Lagen ausgebildet, die zumindest teilweise strukturiert werden und gegebenenfalls mit mindestens einer im wesentlichen glatten Lage aufgewickelt werden. Eine andere Möglichkeit besteht aus dem Stapeln mindestens einer zumindest teilweise strukturierten zumindest teilweise metallischen Lage und gegebenenfalls mindestens einer im wesentlichen glatten zumindest teilweise metallischen Lage zu einem Stapel und Verwinden mindestens eines Stapels. Unter einer Lage kann hier insbesondere eine dünne Blechfolie aus hochtemperaturfestem korrosionsfestem Edelstahl insbesondere einem Chrom-Nickel-Edelstahl verstanden werden. Bevorzugt sind hierbei Dicken der Lagen von weniger als 100 μm, bevorzugt weniger als 80 μm, besonders bevorzugt weniger als 60 μm, besonders bevorzugt weniger als 40 μm und insbesondere bevorzugt von weniger als 30 μm. Weiterhin ist es auch möglich, die Lage zumindest teilweise aus einem Fasermaterial auszubilden. Hierbei kann es sich um ein metallisches und/oder keramisches Fasermaterial handeln, welches beispielsweise auch mit Blechlagen verstärkt ausgeführt sein kann. Die Fasermaterialien können durch unterschiedliche Prozesse hergestellt sein, insbesondere durch Sintern oder den schichtweisen Aufbau. Für Lagen, die zumindest teilweise aus Fasermaterialien aufgebaut sind, liegt die bevorzugte Lagendicke bei weniger als 2 mm, bevorzugt weniger als 1,5 mm, besonders bevorzugt bei 1 mm oder weniger. Beim Aufbau aus Lagen bilden die strukturierten Bereiche der Lagen mit anderen glatten oder strukturierten Bereichen die Hohlräume oder Kanäle. Die Lagen sind in Verbindungsbereichen kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei eine stoffschlüssige Verbindung wie Schweißen oder Hartlöten bevorzugt wird. Unter Hartlöten wird hier ein Hochtemperaturlötverfahren verstanden, bei dem insbesondere Chrom-Aluminium oder Nickel-Chromstähle mit einem entsprechenden Hartlot, beispielsweise einem Nickelhaltigen Lot, bevorzugt einem Nickel-Basislot verlötet werden.The Honeycomb structures can be formed in different ways. For one thing is the training at least partially made of high temperature resistant stainless steel materials possible. For this purpose, at least partially metallic layers are formed, which are at least partially structured and optionally with at least one substantially smooth layer to be wound up. Another possibility consists of stacking at least one at least partially structured one at least partially metallic layer and optionally at least a substantially smooth at least partially metallic layer to a stack and twisting at least one stack. Under one Location can be here in particular a thin sheet metal foil made of high temperature resistant corrosion-resistant stainless steel, in particular a chromium-nickel stainless steel be understood. Thicknesses of the layers of less are preferred here as 100 μm, preferably less than 80 μm, more preferably less than 60 microns, more preferably less than 40 μm and more preferably less than 30 microns. Furthermore, it is also possible to Form at least partially of a fiber material. in this connection it may be a metallic and / or ceramic fiber material act, which for example be made reinforced with sheet metal layers can. The fiber materials can be made by different processes, in particular by Sintering or layered construction. For layers that are at least partially are constructed of fiber materials, the preferred layer thickness less than 2 mm, preferably less than 1.5 mm, more preferably at 1 mm or less. When building up layers form the structured Areas of layers with other smooth or textured areas the cavities or channels. The layers are positively, positively and / or cohesively in connection areas with each other connected, wherein a cohesive connection like welding or brazing is preferred. Under brazing Here is a high-temperature soldering in particular chromium-aluminum or nickel-chromium steels with a corresponding brazing alloy, for example a nickel-containing Lot, preferably a nickel base solder soldered.
Beide Wabenstrukturen können gleichartig oder unterschiedlich ausgeführt sein. Insbesondere ist es auch in vorteilhafter Weise möglich, mindestens eine Wabenstruktur aus keramischem Material auszubilden, insbesondere als extrudierter keramischer Wabenkörper. Besonders bevorzugt ist dies für die zentral liegende innere erste Wabenstruktur.Both Honeycomb structures can be executed similar or different. In particular it is also possible in an advantageous manner to form at least one honeycomb structure of ceramic material, in particular as extruded ceramic honeycomb body. Particularly preferred this for the centrally located inner first honeycomb structure.
Die Querschnitte der Wabenstrukturen sind bevorzugt kreisrund, jedoch sind auch andere Formen möglich. Insbesondere können hier vieleckige Formen oder auch ovale oder sogenannte „race track" Formen ausgebildet sein. Die Querschnitte der beiden Wabenstrukturen müssen nicht die gleiche Geometrie aufweisen, insbesondere kann beispielsweise eine erste Wabenstruktur mit kreisrunden Querschnitt in einer ovalen Wabenstruktur als erster Wabenstruktur ausgebildet sein. Die Wabenstruktur sind bevorzugt koaxial oder konzentrisch zueinander ausgebildet.The Cross sections of the honeycomb structures are preferably circular, however Other forms are possible. In particular, you can here polygonal shapes or oval or so-called "race track" forms formed be. The cross sections of the two honeycomb structures do not have to have the same geometry, in particular, for example a first honeycomb structure with circular cross-section in an oval Honeycomb structure may be formed as a first honeycomb structure. The honeycomb structure are preferably formed coaxially or concentrically with each other.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der erfindungsgemäße Wabenkörper Mittel zur Zugabe eines Reaktanden im Inneren des Zwischenrohres.According to one Advantageous development of the honeycomb body according to the invention comprises means for Add a reactant inside the intermediate tube.
Durch die Mittel zur Zugabe eines Reaktanden können Reaktanden in vorher bestimmbaren Mengen so in den Gasstrom eingebracht werden, dass genau eine Wabenstruktur den mit dem Reaktanden angereicherten Gasstrom erhält. So ist es beispielsweise möglich, bei Ausbildung einer Hydrolysekatalysatorbeschichtung für die SCR-Katalyse auf der ersten Wabenstruktur Reduktionsmittel wie insbesondere Harnstoff in wässriger Lösung einzubringen. Wenn die zweite Wabenstruktur in diesem Fall eine Oxidationskatalysatorbeschichtung umfasst, so ist diese stark empfindlich auf auch nur geringe Konzentrationen des Reduktionsmittels, insbesondere von Harnstoff. Insbesondere können Beschichtungen auf der zweiten Wabenstruktur vorliegen, die durch das Reduktionsmittel vergiftet werden, so dass es bei Inkontakttreten der ersten Wabenstruktur mit Reduktionsmittel zu ernsthaften Schädigungen des Wabenkörpers kommen kann.By the means for adding a reactant may include reactants in predeterminable amounts so be introduced into the gas stream, that is exactly a honeycomb structure receives the enriched with the reactant gas stream. So is for example, it is possible upon formation of a hydrolysis catalyst coating for SCR catalysis on the first honeycomb structure reducing agent such as urea in particular in water solution contribute. If the second honeycomb structure in this case a Oxidation catalyst coating, so this is highly sensitive to even low concentrations of the reducing agent, in particular of Urea. In particular, you can Coatings on the second honeycomb structure, by the Reducing agents are poisoned so that it comes into contact the first honeycomb structure with reducing agent to serious damage of the honeycomb body can come.
Die Mittel zum Zuführen eines Reaktanden können beispielsweise in einer Düse mit einer Zuleitung bestehen, wobei die Düse so im Innenraum des Zwischenrohres ausgebildet ist, dass gewährleistet ist, dass im Betrieb nur die erste Wabenstruktur in Kontakt mit dem Reaktanden kommt. Eine Zuleitung kann ausgebildet sein, die die Mittel zur Zugabe eines Reaktanden durch ein eventuell außerhalb der ersten Wabenstruktur ausgebildetes Mantelrohr mit einem Reaktandenreservoir verbindet.The Means for feeding of a reactant for example, in a nozzle consist with a supply line, the nozzle so in the interior of the intermediate tube is designed to ensure that in operation, only the first honeycomb structure is in contact with the reactant comes. A supply line may be formed, which is the means for Addition of a reactant by possibly outside of the first honeycomb structure trained jacket tube connects to a reactant reservoir.
Besonders bevorzugt und geeignet ist der erfindungsgemäße Wabenkörper zum Einsatz im Abgassystem eines Kraftfahrzeuges. Unter einem Kraftfahrzeug ist hier insbesondere ein Automobil, ein motorisiertes Zweirad oder auch ein Wasser- oder Luftfahrzeug zu verstehen. Ganz besonders vorteilhaft ist die Kombination eines kleinen Kraftfahrzeugs wie beispielsweise eines Personenkraftwagens oder eines Motorrades mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper. Ein Personenkraftwagen mit einem erfindungsgemäßen Wabenkörper weist besondere Vorteile in Bezug auf die Platzersparnis im Abgassystem dieses Kraftfahrzeuges auf. Bevorzugt ist hier ein Personenkraftwagen mit Dieselantrieb.Particularly preferred and suitable is the honeycomb body according to the invention for use in the exhaust system of a motor vehicle. Under a motor vehicle is to be understood in particular an automobile, a motorized two-wheeler or a watercraft or aircraft. Especially advantageous is the combination of a small motor vehicle such as a passenger car or a motorcycle with a Wa invention benkörper. A passenger car with a honeycomb body according to the invention has particular advantages in terms of space savings in the exhaust system of this motor vehicle. Preferred here is a passenger car with diesel engine.
Das Überragen des Zwischenrohres über zumindest eine Stirnseite der ersten und/oder zweiten Wabenstruktur von 5 bis 10 Zentimetern hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da ein solcher Überstand zum einen gewährleistet, dass das durch die Mittel zur Einführung eines Reaktanden eingeführte Reaktand gleichmäßig verteilt wird, bevor es auf die Stirnseite der ersten Wabenstruktur auftrifft. Hierdurch ist eine möglichst gleichmäßige Reaktion der ersten Wabenstruktur ermöglicht. Zum anderen ist dieser Überhang des Zwischenrohres so klein, dass trotzdem eine kompakte und kleine Bauweise des erfindungsgemäßen Wabenkörpers möglich ist. Weiterhin besonders vorteilhaft sind Überhänge des Zwischenrohres von 5 bis 10 Zentimetern, besonders bevorzugt von 6 bis 8 Zentimetern.The Überragen of the intermediate pipe over at least one end face of the first and / or second honeycomb structure from 5 to 10 centimeters has proven to be particularly advantageous because such a supernatant on the one hand ensures that the reactant introduced by the means for introducing a reactant equally distributed is before it impinges on the front side of the first honeycomb structure. hereby is one possible uniform reaction of first honeycomb structure allows. The other is this overhang the intermediate tube so small that still a compact and small Construction of the honeycomb body according to the invention is possible. Farther overhangs of the intermediate tube are particularly advantageous from 5 to 10 centimeters, more preferably from 6 to 8 centimeters.
Durch die Dimensionierung der Wabenstrukturen und des Zwischenrohres kann eine vorteilhafte Verteilung eines Gasstroms im Betrieb des Wabenkörpers auf die einzelnen Wabenstrukturen erreicht werden. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Aufteilung des Gasstroms erwiesen, bei der der die erste Wabenstruktur mit etwa einem Drittel des Abgasvolumenstroms beaufschlagt wird, während die zweite Wabenstruktur mit etwa zwei Drittel des Abgasvolumenstroms beaufschlagt wird. Beim Einsatz in einem SCR-System, bei dem die erste Wabenstruktur eine Hydrolysekatalysatorbeschichtung aufweist und die zweite Wabenstruktur eine Oxidationskatalysatorbeschichtung umfasst kann so gewährleistet werden, dass genügend Ammoniak hinter den Wabenstrukturen zur Verfügung gestellt wird um eine möglichst vollständige Umsetzung der Stickoxide zu ermöglichen. Je nach Ausbildung der entsprechenden SCR-Beschichtung kann ein gewisser Anteil an Stickstoffdioxid (NO2) erforderlich sein, der durch Oxidation des üblicherweise im Abgas vorhandenen Stickstoffmonoxids (NO) zu Stickstoffdioxid im Oxidationskatalysator, also in der zweiten Wabenstruktur, erhalten wird. Die genaue Aufteilung des Gasstroms auf die beiden Wabenstrukturen kann einerseits allein durch die Dimensionierung des Zwischenrohres und der Wabenstrukturen erreicht werden. Hierbei können verschiedene Parameter geändert werden, die letztendlich den Strömungswiderstand der jeweiligen ersten und zweiten Wabenstrukturen bestimmen. Dies sind insbesondere die Zelldichten in den jeweiligen Wabenstrukturen und die Wandstärken der Hohlräume bzw. Kanäle der Wabenstrukturen.By dimensioning the honeycomb structures and the intermediate tube, an advantageous distribution of a gas flow during operation of the honeycomb body to the individual honeycomb structures can be achieved. Particularly advantageous is a distribution of the gas flow has proven, in which the first honeycomb structure is acted upon by about one-third of the exhaust gas flow rate, while the second honeycomb structure is acted upon by about two-thirds of the exhaust gas volume flow. When used in an SCR system in which the first honeycomb structure has a hydrolysis catalyst coating and the second honeycomb structure comprises an oxidation catalyst coating, it can be ensured that sufficient ammonia is provided behind the honeycomb structures in order to allow as complete a conversion of the nitrogen oxides as possible. Depending on the design of the corresponding SCR coating, a certain proportion of nitrogen dioxide (NO 2 ) may be required, which is obtained by oxidation of the nitrogen monoxide (NO) normally present in the exhaust gas to nitrogen dioxide in the oxidation catalyst, ie in the second honeycomb structure. The exact distribution of the gas flow to the two honeycomb structures can be achieved on the one hand solely by the dimensioning of the intermediate tube and the honeycomb structures. In this case, various parameters can be changed, which ultimately determine the flow resistance of the respective first and second honeycomb structures. These are in particular the cell densities in the respective honeycomb structures and the wall thicknesses of the cavities or channels of the honeycomb structures.
Insbesondere haben sich erste und/oder zweite Wabenstrukturen als vorteilhaft erwiesen, die aus metallischen Blechfolien aufgewickelt bzw. verwunden werden. Insbesondere weist die erste Wabenstruktur metallische Wandungen einer Dicke von weniger als 80 oder 60 μm, bevorzugt weniger als 40 μm und besonders bevorzugt weniger als 30 μm auf. Bevorzugte Zelldichten für die erste Wabenstruktur liegen bei 200 bis 800 cpsi (cells per square inch, Zellen pro Quadratzoll), bevorzugt bei 400 bis 600 cpsi. Die zweite Wabenstruktur ist bevorzugt aus metallischen Lagen aufgebaut. Beim Einsatz von Blechfolien sind hier Dicken von Blechfolien von weniger als 60 μm, bevorzugt weniger als 40 μm, besonders bevorzugt weniger als 30 μm. Hierbei sind Zelldichten der zweiten Wabenstruktur bevorzugt die im Bereich von 200 bis 1000 cpsi, bevorzugt im Bereich von 400 bis 600 cpsi liegen. Bevorzugt ist hierbei, dass die Lagen (beispielsweise Blechfolien oder Lagen aus für ein Fluid durchströmbaren Materialien), aus denen die erste Wabenstruktur zumindest teilweise ausgebildet ist, dicker sind als die Lagen, aus denen die zweite Wabenstruktur ausgebildet sind. Bevorzugt sind Lagendicken in der ersten Wabenstruktur von bis zu 100 Mikrometern, bevorzugt von bis zu 120 Mikrometern, besonders bevorzugt von bis zu 150 Mikrometern.Especially First and / or second honeycomb structures are advantageous proved wound or twisted from metal sheet metal foils become. In particular, the first honeycomb structure has metallic walls a thickness of less than 80 or 60 microns, preferably less than 40 microns and especially preferably less than 30 microns on. Preferred cell densities for the first honeycomb structure is 200 to 800 cpsi (cells per square inch, cells per square inch), preferably at 400 to 600 cpsi. The second honeycomb structure is preferably constructed of metallic layers. When using sheet metal foils thicknesses of sheet metal foils of less than 60 μm, preferably less than 40 μm, more preferably less than 30 microns. Cell densities are the second honeycomb structure preferably in the range of 200 to 1000 cpsi, preferably in the range of 400 to 600 cpsi. Prefers Here is that the layers (for example, metal foils or layers out for one Flow through the fluid Materials) from which the first honeycomb structure at least partially is formed thicker than the layers that make up the second Honeycomb structure are formed. Layer thicknesses are preferred in the first honeycomb structure of up to 100 microns, preferably from to to 120 microns, more preferably up to 150 microns.
Weiterhin ist es auch vorteilhaft möglich, zusätzliche Mittel zur Strömungsteilung bzw. Strömungsverteilung vorzusehen. Diese können am überragenden Teil des Zwischenrohres ausgebildet sein. Hierbei sind einerseits statische Mittel möglich wie beispielsweise als eine Aufweitung oder Verengung des Zwischenrohres in Form nach Art eines Trichters. Andererseits ist es alternativ oder zusätzlich möglich, bewegbare Mittel zur Strömungsteilung bzw. -verteilung vorzusehen wie beispielsweise in einfachster Form Klappen, die den durchströmbaren Querschnitt verändern können. So kann beispielsweise eine schwenkbare Klappe am oder im Zwischenrohr ausgebildet sein, deren Öffnungswinkel den Anteil des Gasstroms bestimmt, welcher durch die erste und die zweite Wabenstruktur strömt. So können sehr genaue Regelkreisläufe ausgebildet werden, die beim Einsatz in einem SCR-Katalysesystem wie oben dargelegt dazu führen, dass beispielsweise der Ammoniak- oder Stickstoffdioxidanteil im Gas hinter den Wabenstrukturen sehr genau bestimmt werden kann. Dieser kann somit genau an die momentan gegebe nen Bedürfnisse im Abgas abgestimmt werden. So können insbesondere auch Veränderungen der katalytisch aktiven Beschichtungen der ersten und/oder der zweiten Wabenstruktur berücksichtigt werden so dass beispielsweise die Veränderung der Umsetzungsrate aufgrund der Alterung des Katalysators in der ersten und/oder zweiten Wabenstruktur berücksichtigt werden kann. Somit können selbst bei Alterung der ersten und/oder der zweiten Wabenstruktur unverändert gute Ergebnissen bei der Umsetzung von Stickoxiden im Abgas erreicht werden.Farther it is also possible, additional Means for flow division or flow distribution provided. these can at the towering Part of the intermediate tube may be formed. Here are one hand static means possible as for example, as a widening or narrowing of the intermediate tube in the form of a funnel. On the other hand, it is alternative or additionally possible, movable means for flow division or provide distribution such as flaps in the simplest form, the flow-through cross-section change can. For example, a hinged flap on or in the intermediate tube be formed, the opening angle of the Proportion of the gas flow determined by which of the first and the second Honeycomb structure flows. So can very accurate control circuits be formed when used in an SCR catalytic system as stated above, that, for example, the ammonia or nitrogen dioxide content in the gas can be determined very accurately behind the honeycomb structures. This can thus be matched exactly to the currently given requirements in the exhaust gas become. So can especially changes the catalytically active coatings of the first and / or the second Honeycomb structure considered so that, for example, the change in the implementation rate due to aging of the catalyst in the first and / or second Honeycomb structure considered can be. Thus, you can even with aging of the first and / or the second honeycomb structure unchanged good results in the implementation of nitrogen oxides in the exhaust gas can be achieved.
Die erste und die zweite Wabenstruktur weisen bevorzugt eine Länge von 50 bis 150 mm, bevorzugt 80 bis 120 mm auf. Die erste und die zweite Wabenstruktur können unterschiedliche Längen aufweisen. Die erste und die zweite Wabenstruktur können gegeneinander versetzt ausgebildet sein. Unabhängig davon ist es bevorzugt, dass die Wabenstrukturen in einer radialen Richtung einander zumindest teilweise überlappen. Es existiert also bei dieser Ausführungsform in jedem Fall ein Bereich, insbesondere zumindest ein Teilbereich des Wabenkörpers, bei dem ein Schnitt in einer radialen Richtung, die senkrecht zur ersten axialen Richtung ist, sowohl Teile der erste Wabenstruktur als auch Teile der zweiten Wabenstruktur umfasst.The first and the second honeycomb structure preferably have a length of 50 to 150 mm, preferably 80 to 120 mm. The first and the second Honeycomb structure can different lengths exhibit. The first and the second honeycomb structure can be against each other be formed offset. Independently of which it is preferred that the honeycomb structures in a radial Overlap direction at least partially. So it exists in this embodiment in any case, an area, in particular at least a subarea the honeycomb body, in which a section in a radial direction perpendicular to first axial direction is both parts of the first honeycomb structure and parts of the second honeycomb structure.
Die zumindest teilweise Durchströmbarkeit der ersten und zweiten Wabenstrukture wird bevorzugt durch die Ausbildung von sich durch die Wabenstrukturen erstreckenden Kanälen ermöglicht. Diese Kanäle können zumindest teilweise verschlossen sein, wobei bevorzugt für ein Fluid zumindest teilweise durchströmbare Wände zwischen diesen zumindest teilweise verschlossenen Kanälen ausgebildet sind. Die Ausbildung von Hohlräumen, deren Querschnitt größer als Abmessungen der Kanäle ist, ist möglich und erfindungsgemäß, beispielsweise durch Bildung von Löchern in Lagen, aus denen die erste und/oder die zweite Wabenstruktur ausgebildet ist.The at least partially flow through the First and second honeycomb structure is preferred by training allows itself by extending through the honeycomb structures channels. These channels can be at least partially closed, being preferred for a fluid at least partially infiltrated Walls between These channels are formed at least partially closed. Training of cavities, whose cross-section is larger than Dimensions of the channels is possible and according to the invention, for example through the formation of holes in layers that make up the first and / or the second honeycomb structure is trained.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ist in einer zweiten Richtung, die im wesentlichen entgegengesetzt zur ersten axialen Richtung ist, hinter der ersten und der zweiten Wabenstruktur eine dritte Wabenstruktur ausgebildet.According to one preferred embodiment of honeycomb body according to the invention in a second direction substantially opposite to first axial direction, behind the first and second honeycomb structure formed a third honeycomb structure.
Besonders bevorzugt ist hierbei die Ausbildung der dritten Wabenstrukturen in einem definierten Abstand hinter der entsprechenden Stirnseite der ersten und/oder der zweiten Wabenstruktur. Besonders bevorzugt ist hierbei ein Abstand von 30 bis 50 mm, insbesondere von 35 bis 45 mm hinter der Stirnseite der ersten und/oder der zweiten Wabenstruktur. Alternativ dazu ist es möglich, den Abstand in Abhängigkeit vom Außendurchmesser insbesondere der zweiten Wabenstruktur zu bestimmen, so dass insbesondere ein monoton steigender Verlauf des Abstandes in Abhängigkeit vom Durchmesser verwirklicht wird. Alternativ und/oder zusätzlich kann auch die Länge des Überhangs des Zwischenrohres über die entsprechende Stirnseite der ersten und/oder der zweiten Wabenstruktur in Abhängigkeit vom Durchmesser des Zwischenrohres und/oder der Konfiguration der Mittel zur Zuführung eines Reaktanden erfolgen. Je nach Konfiguration und insbesondere der Verteilungscharakteristik der Mittel, die insbesondere eine Düse umfassen, kann der Überhang kürzer oder länger gestaltet werden. Grundsätzlich kann der Überhang umso kürzer ausfallen, je gleichmäßiger die Mittel zur Zuführung eines Reaktanden das Reaktand bis zum Auftreffen auf die Stirnseite der ersten Wabenstruktur verteilen. Insbesondere können die Mittel zur Zuführung eines Reaktanden eine punkt- oder ringförmige Düse umfassen. Alternativ oder zusätzlich können Mittel zur Verteilung des Reaktanden zwischen den Mitteln zur Zuführung des Reaktanden und der Stirnseite der ersten Wabenstruktur ausgebildet sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Prallplatte oder ähnliches handeln. Diese Mittel zur Verteilung des Reaktanden gewährleisten eine möglichst gleichförmige Verteilung des Reaktanden in der die erste Wabenstruktur durchströmenden Zentralströmung.Especially preferred here is the formation of the third honeycomb structures at a defined distance behind the corresponding front side the first and / or the second honeycomb structure. Especially preferred Here is a distance of 30 to 50 mm, in particular from 35 to 45 mm behind the end face of the first and / or the second honeycomb structure. alternative it is possible to the distance in dependence from outside diameter in particular the second honeycomb structure, so that in particular a monotonously increasing course of the distance in dependence diameter is realized. Alternatively and / or additionally also the length of the overhang of the intermediate pipe over the corresponding end face of the first and / or the second honeycomb structure dependent on the diameter of the intermediate pipe and / or the configuration of the Means for feeding of a reactant. Depending on the configuration and in particular the distribution characteristics of the funds, in particular a Include nozzle, can the overhang shorter or longer be designed. in principle can the overhang the shorter fail, the more even the Means for feeding of a reactant, the reactant until it hits the front distribute the first honeycomb structure. In particular, the funds can to the feeder a reactant comprise a point or annular nozzle. Alternatively or additionally can Means for distributing the reactant between the means for supplying the Reactants and the end face of the first honeycomb structure formed be. This may be, for example, a baffle plate or the like act. Ensure these means of distributing the reactant one possible uniform Distribution of the reactant in the central flow flowing through the first honeycomb structure.
Beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers in einem System zur SCR-Umsetzung von Stickoxiden und auch bei anderen Anwendungsgebieten dient dieser Zwischenraum zwischen der ersten und/oder zweiten Wabenstruktur einerseits und der dritten Wabenstruktur andererseits der Vermischung der Teilgasströme, die im Betrieb durch die erste und die zweite Wabenstruktur strömen. Beim Einsatz in einem SCR-System kann so die Bildung eines Gasgemisches befördert werden, welches durchgehend eine möglichst homogene Konzentration an Ammoniak enthält. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die dritte Wabenstruktur eine SCR-Beschichtung aufweist.At the Use of a honeycomb body according to the invention in a system for SCR implementation of Nitrogen oxides and in other applications, this serves Interspace between the first and / or second honeycomb structure on the one hand and the third honeycomb structure on the other hand, the mixing the partial gas streams, which in operation flow through the first and second honeycomb structures. When used in an SCR system, the formation of a gas mixture can thus be promoted, which continuously one as possible contains homogeneous concentration of ammonia. For this it is advantageous if the third honeycomb structure has an SCR coating.
Besonders bevorzugt weist mindestens eine der Wabenstrukturen eine katalytisch aktive Beschichtung auf. Diese besteht beispielsweise in einem Katalysatormaterial (wie z. B. Edelmetallkatalysatoren wie Platin, Rhodium, Rhutenium, Palladium und ähnliches), der in einer keramischen Beschichtung aufgetragen wird. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Auftragung von Beschichtung in Form eines keramischen Washcoats. Auch die zusätzliche oder alternative Aufbringung von Alumosilikaten wie insbesondere Zeolithen wie beispielsweise Zeolithen vom X-, Y-, A-, Faujasit- oder ZSM-Typ ist erfindungsgemäß möglich.Especially Preferably, at least one of the honeycomb structures has a catalytic active coating on. This consists for example in a catalyst material (such as noble metal catalysts such as platinum, rhodium, ruthenium, Palladium and the like), which is applied in a ceramic coating. Especially advantageous here is the application of coating in the form a ceramic washcoat. Also the additional or alternative application of aluminosilicates, in particular zeolites, for example Zeolites of X, Y, A, Faujasit or ZSM type is possible according to the invention.
Besonders bevorzugt ist ein Wabenkörper, der in einem SCR-System zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden eingesetzt werden kann. Bei einem solchen weist in besonders bevorzugter Weise die erste Wabenstruktur eine Hydrolysekatalysatorbeschichtung auf. Weiterhin umfasst die zweite Wabenstruktur bevorzugt eine Oxidationskatalysatorbeschichtung. Die dritte Wabenstruktur weist insbesondere eine SCR-Beschichtung auf.Especially preferred is a honeycomb body, the in an SCR system for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides can be used. In such a particularly preferred For example, the first honeycomb structure has a hydrolysis catalyst coating on. Furthermore, the second honeycomb structure preferably comprises an oxidation catalyst coating. The third honeycomb structure has in particular an SCR coating on.
In der dritten Wabenstruktur erfolgt im Betrieb bevorzugt eine Umsetzung von Stickstoffinonoxid (NO) und gegebenenfalls Stickstoffdioxid (NO2) mit Ammoni ak (NH3) und gegebenenfalls mit Sauerstoff zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O). Nebenreaktionen sind möglich, wobei die Hauptreaktion die eigentlich gewünschte Reaktion darstellt. Aufgrund der teilweise recht restriktiven gesetzlichen Bestimmungen in Bezug auf Ammoniak kann dieses nicht direkt an Bord eines Automobils mitgeführt werden sondern muss aus anderen Reaktanden gewonnen werden. Hierbei hat sich insbesondere die Erzeugung von Ammoniak aus Harnstoff ((NH2)2CO) in wässriger Lösung als vorteilhaft erwiesen. Somit ist es notwendig, aus Harnstoff Ammoniak zu erzeugen. Dies geschieht bevorzugt in der ersten Wabenstruktur, die eine entsprechende katalytisch aktive Beschichtung aufweist. In der ersten Wabenstruktur erfolgt neben einer Hydrolyse eine Thermolyse. Die Thermolyse bewirkt eine temperaturbedingte Reduktion von Harnstoff zu Ammoniak und einem Zwischenprodukt wie beispielsweise Isocyansäure (HCNO). Bei der Hydrolyse wird wiederum diese Isocyansäure mit Wasser zu Ammoniak und Kohlendioxid (CO2) katalysiert.In the third honeycomb structure is preferably carried out during operation of a reaction of nitric oxide (NO) and optionally nitrogen dioxide (NO 2 ) with Ammoni ak (NH 3 ) and optionally with oxygen to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O). Side reactions are possible, the main reaction being the egg represents the desired reaction. Due to the sometimes very restrictive legal regulations with regard to ammonia, this can not be carried directly on board an automobile but must be obtained from other reactants. In particular, the production of ammonia from urea ((NH 2 ) 2 CO) in aqueous solution has proved to be advantageous. Thus, it is necessary to produce ammonia from urea. This is preferably done in the first honeycomb structure, which has a corresponding catalytically active coating. In the first honeycomb structure, besides hydrolysis, thermolysis occurs. The thermolysis causes a temperature-induced reduction of urea to ammonia and an intermediate such as isocyanic acid (HCNO). In the hydrolysis, this isocyanic acid is in turn catalyzed with water to form ammonia and carbon dioxide (CO 2 ).
Besonders bevorzugt ist das zwischen der dritten Wabenstruktur einerseits und der ersten und/oder zweiten Wabenstruktur andererseits ein Mindestabstand von 2,5 Zentimetern, bevorzugt ein Abstand von zwischen 3 Zentimetern und 5 Zentimetern oder auch von 3,5 bis 4,5 Zentimetern ausgebildet ist. Es ist einerseits möglich, dass dieser Bereich im wesentlichen einbautenfrei ausgeführt ist, so dass in diesem Bereich eine Vermischung der Gasströme stattfinden kann, die jeweils die erste und die zweite Wabenstruktur im Betrieb passieren. Andererseits können alternativ oder zusätzlich auch Strömungsbeeinflussungsmittel in diesem Bereich ausgebildet sein, die eine schnellere Vermischung dieser beiden Gasströme fördern. Hierdurch kann der entsprechende Abstand auch verkürzt werden. Insbesondere stellen solche Mittel zur Strömungsbeeinflussung Einbauten wie beispielsweise ein oder mehrere Blenden oder auch entsprechende Prallplatten dar. In jedem Fall sind die Mittel zur Strömungsbeeinflussung so ausgebildet, dass eine möglichst turbulente Strömung in diesem Bereich erzeugt wird, die zu einer guten Durchmischung der beiden Gasströme führt.Especially this is preferred between the third honeycomb structure on the one hand and the first and / or second honeycomb structure on the other hand, a minimum distance of 2.5 centimeters, preferably a distance of between 3 centimeters and 5 centimeters or even 3.5 to 4.5 centimeters is. It is possible, on the one hand, that this area is essentially built-in, so that in this area take place a mixing of the gas streams can, respectively, the first and the second honeycomb structure in operation happen. On the other hand alternatively or additionally also flow influencing agent be formed in this area, which allows faster mixing of these two gas streams promote. As a result, the corresponding distance can also be shortened. In particular, such flow control devices provide internals such as one or more apertures or equivalent In any case, the means for influencing the flow are so trained that one as possible turbulent flow produced in this area, which gives a good mix the two gas streams leads.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörper umfasst das Zwischenrohr ein erstes Zwischenrohr und ein zumindest teilweise außerhalb des ersten Zwischenrohrs liegendes zweites Zwischenrohr.According to one further advantageous embodiment of the honeycomb body according to the invention comprises the intermediate tube a first intermediate tube and an at least partially outside the first intermediate tube lying second intermediate tube.
Ein zumindest teilweise außerhalb des ersten Zwischenrohres liegendes Zwischenrohr bedeutet insbesondere, dass beispielsweise der Überhang durch nur ein Zwischenrohr gebildet ist. Bevorzugt ist hierbei eine Verbindung der innen liegenden ersten Wabenstruktur mit dem ersten Zwischenrohr und eine Verbindung der außen liegenden zweiten Wabenstruktur mit dem zweiten Zwischenrohr. Insbesondere liegt eine kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen mindestens einer Wabenstruktur und mindestens einem Zwischenrohr vor. Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei denen die Zwischenrohre in innigem Kontakt aneinander liegen, insbesondere kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise durch Schweißen oder Hochtemperatur Hartlöten ist bevorzugt. Eine solche Verbindung gestattet einerseits in vorteilhafter Weise einen einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Wabenkörpers, in dem die beiden Wabenstrukturen unabhängig voneinander aufgebaut und dann anschließend die Zwischenrohre miteinander verbunden werden können. Andererseits ermöglicht eine innige Verbindung der Zwischenrohre einen guten Wärmeaustausch zwischen den beiden Wabenstrukturen, der insbesondere dann vorteilhaft sein kann, wenn größere Mengen flüssigen Reaktanden zu einer sprunghaften Abkühlung der ersten Wabenstruktur führen.One at least partially outside the intermediate pipe lying in the first intermediate pipe means in particular that for example the overhang by only one intermediate tube is formed. Preference is given here to a compound the inner first honeycomb structure with the first intermediate tube and a connection of the outside lying second honeycomb structure with the second intermediate tube. Especially is a force, form and / or material connection between at least a honeycomb structure and at least one intermediate tube. Especially preferred is an embodiment in which the intermediate tubes in intimate contact with each other, in particular force, shape and / or cohesively connected to each other. In particular, a cohesive connection, for example by welding or high temperature brazing is preferred. Such a connection allows one hand in an advantageous manner Way a simple structure of the honeycomb body according to the invention, in which the two honeycomb structures independently built from each other and then then the intermediate tubes with each other can be connected. On the other hand allows an intimate connection of the intermediate tubes a good heat exchange between the two honeycomb structures, which is particularly advantageous can be, if larger quantities liquid Reactants to a sudden cooling of the first honeycomb structure to lead.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ist zwischen dem ersten Zwischenrohr und dem zweiten Zwischenrohr ein Spalt ausgebildet ist.According to one Another advantageous embodiment of the honeycomb body according to the invention is between the first intermediate tube and the second intermediate tube formed a gap is.
Ein solcher Spalt kann vorteilhaft sein, wenn im Betrieb ein Auskühlen der zweiten Wabenstruktur durch die erste Wabenstruktur, welche wiederum durch einen flüssigen Reaktanden abgekühlt werden kann, möglichst verhindert werden soll, weil beispielsweise die zweite Wabenstruktur eine katalytisch aktive Beschichtung aufweist, die eine hohe Anspringtemperatur aufweist. Bevorzugt sind hier Spaltbreiten von 2 bis 5 mm. In Durchströmungsrichtung kann der Spalt durch ein Dichtmittel, insbesondere ein hochtemperatur- und korrosionsfestes Dichtmittel, abgedichtet sein, um zu verhindern, dass im Betrieb im Abgassystem eines Kraftfahrzeuges ein Teil des Abgases an den Wabenstrukturen vorbeiströmt.One Such gap may be advantageous if, during operation, a cooling of the second honeycomb structure through the first honeycomb structure, which in turn through a liquid Reactants cooled can be, if possible should be prevented because, for example, the second honeycomb structure a catalytically active coating which has a high light-off temperature having. Gap widths of 2 to 5 mm are preferred here. In the direction of flow can the gap through a sealant, in particular a high-temperature and corrosion-resistant sealant, be sealed to prevent that in operation in the exhaust system of a motor vehicle, a part of the Exhaust gas flows past the honeycomb structures.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste und/oder das zweite Zwischenrohr mit Stützmitteln zur Abstützung an anderen Bauteilen versehen.According to one Another advantageous embodiment is the first and / or the second intermediate tube with support means for support provided on other components.
Ein System wie das oben dargestellte ohne die Ausbildung von Stützmitteln kann je nach Frequenzspektrum der entsprechenden Verbrennungskraftmaschine, in deren Abgassystem der Wabenkörper zum Einsatz kommen soll, stark empfindlich für Schwingungen sein. Durch das regelmäßig im Vergleich zu den Kanalwandungen sehr dicke mindestens eine Zwischenrohr mit einer großen Masse kommt es zu einem System, welches insbesondere bei niedrigen Frequenzen Resonanzen aufweist. Eine entsprechende Resonanz kann aber das gesamte System stören oder schädigen. Von daher ist es vorteilhaft, hier Stützmittel vorzusehen, die das Zwischenrohr insbesondere an einem Mantelrohr oder auch an anderen Bauteilen wie der Abgasleitung abstützen. Als Stützmittel können hier beispielsweise stabförmige Stützelemente ausgebildet sein, die insbesondere an der Stirnseite des Zwischenrohres ausgebildet sind. Weiterhin ist es möglich, alternativ oder zusätzlich eine Abstützung des Zwischenrohres über die Zuleitung zum Mittel zur Zugabe eines Reaktanden an einem Mantelrohr oder einem anderen Bauteil abzustützen. Hierzu kann im mindestens einen Zwischenrohr eine entsprechende Bohrung vorgesehen sein, durch die die Zuleitung durchtritt und mit der diese insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Hierzu ist es vorteilhaft, die Zuleitung aus einem möglichst stabilen Material wie beispielsweise einem Metall, insbesondere einem Edelstahl-Rohr auszubilden. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Zuleitung aus einem korrosionsfestem Material auszubilden, welches auch entsprechend temperaturstabil ist. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Zuleitung mit einer entsprechenden Beschichtung versehen ist.A system such as that shown above without the formation of support means may be highly sensitive to vibrations, depending on the frequency spectrum of the corresponding internal combustion engine in whose exhaust system the honeycomb body is to be used. By regularly compared to the channel walls very thick at least one intermediate tube with a large mass, it comes to a system which has resonances especially at low frequencies. However, a corresponding resonance can disturb or damage the entire system. Therefore, it is advantageous to provide support means here, the intermediate tube in particular on a jacket tube or on other components such as the Abgaslei support. As a support means, for example, rod-shaped support elements may be formed, which are formed in particular on the end face of the intermediate tube. Furthermore, it is possible, alternatively or additionally, to support a support of the intermediate tube via the feed line to the means for adding a reactant to a jacket tube or another component. For this purpose, a corresponding bore can be provided in the at least one intermediate tube through which the supply line passes and with which it is in particular connected in a materially bonded manner. For this purpose, it is advantageous to form the feed line of a material as stable as possible, such as a metal, in particular a stainless steel tube. Furthermore, it is advantageous to form the feed line of a corrosion-resistant material, which is also correspondingly temperature-stable. Alternatively or additionally, it is also possible that the supply line is provided with a corresponding coating.
Neben stabförmigen Stützmitteln können auch blechförmige also flächige Stützmittel ausgebildet sein. Die Stützmittel können gleichzeitig auch als Strömungsverteilungsmittel dienen, die zu einer entsprechenden Verteilung des Abgasstroms auf die beiden Wabenstrukturen im Betrieb des Wabenkörpers führen. Die Stützmittel sind bevorzugt an Stellen ausgebildet, an denen das mindestens eine Zwischenrohr ohne Ausbildung der Stützmittel eine entsprechend große Schwingungsamplitude aufweisen würde. Dies sind besonders bevorzugt die überstehenden Endbereiche des Zwischenrohres.Next rod-shaped proppants can also sheet-shaped So flat proppant be educated. The proppant can at the same time as a flow distribution agent serve, which leads to a corresponding distribution of the exhaust gas flow lead the two honeycomb structures in the operation of the honeycomb body. The proppant are preferably formed at locations where the at least one Intermediate pipe without training of the support means a corresponding size Would have vibration amplitude. These are particularly preferred the projecting end portions of Intermediate tube.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ist zumindest die zweite Wabenstruktur in einem Mantelrohr angeordnet und mindestens ein Zwischenrohr über Stützmittel mit dem Mantelrohr verbunden ist. Damit ist insbesondere gemeint, dass keine zusätzlichen Verbindungen, wie z.B. Schweiß- oder Hartlötverbindungen, zwischen Mantelrohr und der zweiten Wabenstruktur vorgesehen sind. Die zweite Wabenstruktur ist dann im wesentlichen an dem angrenzenden Zwischenrohr fixiert und wird so in das Mantelrohr eingeschoben. Die Ausrichtung des Zwischenrohres zum Mantel erfolgt nun über die Stützmittel, so dass eine dauerhaft im wesentlichen gleiche Kräfte vom Mantel auf die zweite Wabenstruktur einwirken.According to one Another advantageous embodiment of the honeycomb body according to the invention is at least the second honeycomb structure arranged in a jacket tube and at least an intermediate pipe over proppant is connected to the jacket tube. This means in particular that no extra Compounds, such as e.g. welding or brazed joints, are provided between the casing tube and the second honeycomb structure. The second honeycomb structure is then substantially at the adjacent one Fixed intermediate pipe and is inserted into the jacket tube. The alignment of the intermediate tube to the jacket is now on the Proppant, so that a permanently substantially equal forces of Coat on the second honeycomb structure act.
Die Ausbildung eines Zwischenrohres mit Stützmitteln erhöht in vorteilhafter Weise die Dauerhaltbarkeit eines entsprechenden Wabenkörpers. Insbesondere beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers mit Stützmitteln im Abgassystem eines Automobils mit Dieselmaschine können die Stützmittel so ausgeführt und an entsprechenden Stellen ausgebildet sein, dass hierbei den entsprechenden Resonanzfrequenzen und hohen Schwingungsamplituden bei diesen Motoren Rechnung getragen wird.The Training an intermediate tube with support means increases in an advantageous manner Way the durability of a corresponding honeycomb body. Especially when using a honeycomb body according to the invention proppants In the exhaust system of a car with a diesel engine, the proppants so executed and be formed in appropriate places that in this case the corresponding resonance frequencies and high vibration amplitudes is taken into account in these engines.
Gemäß einem weiteren Aspekt des erfinderischen Gedankens wird ein Abgassystem für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches mindestens einen erfindungsgemäßen Wabenkörper umfasst. Das Abgassystem weist eine Durchströmungsrichtung auf, das mindestens eine Zwischenrohr ist in Durchströmungsrichtung stromaufwärts über eine Stirnseite zumindest einer der ersten und zweiten Wabenstruktur hinausragend ausgebildet. In Strömungsrichtung vor den Wabenstrukturen ist eine Zuleitung für einen Reaktanden durch das Mantelrohr oder durch das Mantelrohr und das mindestens eine Zwischenrohr ausgebildet ist.According to one Another aspect of the inventive concept is an exhaust system for a motor vehicle proposed, which comprises at least one honeycomb body according to the invention. The Exhaust system has a flow direction on, which is at least one intermediate tube in the flow direction upstream over an end face protruding at least one of the first and second honeycomb structure educated. In the flow direction in front of the honeycomb structures is a feed line for a reactant through the Jacket tube or through the jacket tube and the at least one intermediate tube is trained.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems ist die Flüssigkeitszuführung mit einem Reaktandenreservoir, insbesondere Reduktionsmittelreservoir, bevorzugt einem Reservoir für Harnstoff in wässriger Lösung, verbunden. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Tank oder ein Reservoir für Harnstoff in wässriger Lösung. Bevorzugt sind auch Fördermittel, insbesondere regelbare Fördermittel wie beispielsweise Pumpen, ausgebildet, durch die ein Reduktionsmittel durch die Zuleitung in die Mittel zur Zugabe eines Reaktanden zuführbar sind. Insbesondere können so kontinuierlich oder auch in Abhängigkeit vom momentanen Betriebszustand des Motors und/oder des Abgas systems Harnstoffeinspritzungen erfolgen. Dies kann insbesondere in Abhängigkeit von den Konzentrationen von NO und/oder NO2 erfolgen.According to an advantageous embodiment of the exhaust system according to the invention, the liquid supply to a reactant reservoir, in particular reducing agent reservoir, preferably a reservoir for urea in aqueous solution, connected. In particular, this is a tank or a reservoir for urea in aqueous solution. Preferably, also conveying means, in particular controllable conveying means such as pumps, are formed, through which a reducing agent can be fed through the feed line into the means for adding a reactant. In particular, it is possible for urea injections to take place continuously or else as a function of the instantaneous operating state of the engine and / or the exhaust system. This can be done in particular depending on the concentrations of NO and / or NO 2 .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems ist ein zweiter für ein Fluid durchströmbarer Wabenkörper mit einer SCR-Beschichtung in Durchströmungsrichtung hinter der ersten und der zweiten Wabenstruktur ausgebildet. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass zwischen der ersten und der zweiten Wabenstruktur und dem zweiten Wabenkörper Strömungsvermischungsmittel zur Vermischung eines durch die erste Wabenstruktur durchströmenden ersten Gasstroms und eines durch die zweite Wabenstruktur durchströmenden zweiten Gasstroms ausgebildet sind.According to one further advantageous embodiment of the exhaust system according to the invention is a second for a fluid permeable honeycombs with a SCR coating in the flow direction behind the first and the second honeycomb structure. Particularly preferred in this context, that between the first and the second Honeycomb structure and the second honeycomb body flow mixing means for Mixing of a first through the first honeycomb structure flowing first Gas stream and a flowing through the second honeycomb structure second gas stream are formed.
Ein solchermaßen ausgebildetes Abgassystem kann in vorteilhafter Art und Weise als SCR-Abgassystem eingesetzt werden, wobei wie oben dargelegt in der ersten Wabenstruktur eine Hydrolyse und Thermolyse erfolgt. Die Strömungsvermischungsmittel sorgen besonders bevorzugt dafür, dass eine möglichst homogene Durchmischung der Gasströme, die durch die erste und die zweite Wabenstruktur durchströmen können, erfolgen kann, so dass eine möglichst gleichmäßige Umsetzung im SCR-Katalysator in der dritten Wabenstruktur und/oder im zweiten Wabenkörper erfolgen kann.One thus trained exhaust system can in an advantageous manner as SCR exhaust system can be used, wherein as stated above in the first honeycomb structure hydrolysis and thermolysis takes place. The Flow mixing means especially preferably ensure that one possible homogeneous mixing of the gas streams passing through the first and can flow through the second honeycomb structure, so that one possible uniform implementation in the SCR catalyst in the third honeycomb structure and / or in the second honeycombs can be done.
Gemäß einem weiteren Aspekt des erfinderischen Gedankens wird ein Verfahren zur Reduktion des Anteils von Stickoxiden (NOx) in einem Abgasstrom, umfassend die folgenden Schritte vorgeschlagen:
- a) Aufteilung des Abgasstroms in eine Rand- und eine Zentralströmung,
- b) Oxidieren zumindest eines Teils des Anteils von Stickstoffinonoxids (NO) in der Randströmung;
- c) Hydrolyse zumindest eines Teils des Anteils von Harnstoff ((NH2)2CO) in der Zentralströmung;
- d) Mischen der Rand- und Zentralströmung zu einer Gesamtströmung;
- e) Reduktion von Stickoxiden in der Gesamtströmung.
- a) division of the exhaust gas flow into a peripheral and a central flow,
- b) oxidizing at least a portion of the content of nitrogen monoxide (NO) in the edge stream;
- c) hydrolysis of at least a portion of the portion of urea ((NH 2 ) 2 CO) in the central stream;
- d) mixing the boundary and central flows into a total flow;
- e) reduction of nitrogen oxides in the total flow.
Hierbei erfolgen die Schritte b), c) und e) bevorzugt in Wabenkörpern oder Wabenstrukturen, die mit einer entsprechenden Beschichtung ausgebildet sind, wie dies oben anhand eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers dargelegt wurde. Bevorzugt erfolgt in Schritt e) eine selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden.in this connection the steps b), c) and e) are preferably carried out in honeycomb bodies or Honeycomb structures formed with a corresponding coating, as set forth above with reference to a honeycomb body according to the invention. Prefers in step e), a selective catalytic reduction of Nitrogen oxides.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Harnstoff in wässriger Lösung in die Zentralströmung eingebracht wird.According to one advantageous embodiment of the method according to the invention is urea in water solution into the central flow is introduced.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen die Schritte b), c) und e) beim Durchströmen jeweils einer Wabenstruktur und/oder jeweils eines Wabenkörpers.According to one further advantageous embodiment of the method according to the invention the steps b), c) and e) take place when flowing through, respectively a honeycomb structure and / or in each case a honeycomb body.
Die oben gemachten Ausführungen zu einem erfindungsgemäßen Wabenkörper treffen in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße Abgassystem zu und lassen sich vom Wabenkörper auf das Abgassystem übertragen und umgekehrt. Alle oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Wabenkörper genannten Vorteile treten auch beim erfindungsgemäßen Abgassystem auf und umgekehrt. Die oben insbesondere zum erfindungsgemäßen Wabenkörper und zum erfindungsgemäßen Abgassystem offenbarten Details und Vorteile lassen sich auch auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen und jeweils umgekehrt. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers oder eines erfindungsgemäßen Abgassystems durchgeführt werden.The statements made above to meet a honeycomb body according to the invention in the same way to the exhaust system of the invention and leave from the honeycomb body transferred to the exhaust system and vice versa. All mentioned above in connection with the honeycomb body according to the invention Advantages also occur in the exhaust system according to the invention and vice versa. The above particular honeycomb body according to the invention and the exhaust system according to the invention disclosed details and advantages can also be transferred to the inventive method and vice versa. In particular, the inventive method using a honeycomb body according to the invention or an exhaust system according to the invention be performed.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden, ohne dass die Erfindung auf die dort gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt wäre. Es zeigen:in the Below, the invention will be explained in more detail with reference to the figures, without the invention being limited to the exemplary embodiments shown there. Show it:
Die
zweite Wabenstruktur
Insbesondere
bei Ausbildung einer Hydrolysekatalysatorbeschichtung auf der ersten
Wabenstruktur
Das
in
Wenn
der Wabenkörper
Die
Länge
In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ragt
das Zwischenrohr
Das
in
Weiterhin
zeigt
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind Wabenstrukturen
Die
erste Wabenstruktur
Der
erfindungsgemäße Wabenkörper ermöglicht in
vorteilhafter Weise die Ausbildung von Abgassystemen, bei denen
der Abgasstrom geteilt und durch unter schiedliche Wabenstrukturen
- 11
- Wabenkörperhoneycombs
- 22
- erste Wabenstrukturfirst honeycomb structure
- 33
- zweite Wabenstruktursecond honeycomb structure
- 44
- Zwischenrohrintermediate pipe
- 55
- erste axiale Richtungfirst axial direction
- 66
- Stirnseitefront
- 77
- Mittel zur Zugabe eines Reaktandenmedium for adding a reactant
- 88th
- Innenraum des Zwischenrohresinner space of the intermediate pipe
- 99
- Mantelrohrcasing pipe
- 1010
- radiale Richtungradial direction
- 1111
- Zuleitungsupply
- 1212
- Reaktandenverteilungreactant distribution
- 1313
- Länge des ÜberhangsLength of the overhang
- 1414
- überragender Bereichoutstanding Area
- 1515
- dritte Wabenstrukturthird honeycomb structure
- 1616
- DurchströmungsrichtungFlow direction
- 1717
- BereichArea
- 1818
- axiale Längeaxial length
- 1919
- StrömungsvermischungsmittelFlow mixing means
- 2020
- Stützstruktursupport structure
- 2121
- Trichterfunnel
- 2222
- Klappeflap
- 2323
- Richtungdirection
- 2424
- ReaktandenreservoirReaktandenreservoir
- 2525
- zumindest teilweise strukturierte Lageat least partially structured location
- 2626
- im wesentlichen glatte Lagein the essential smooth location
- 2727
- Kanalchannel
- 2828
- Kanalwandungchannel wall
- 2929
- erstes Zwischenrohrfirst intermediate pipe
- 3030
- zweites Zwischenrohrsecond intermediate pipe
- 3131
- Spaltgap
- 3232
- Rohrstutzenpipe socket
- 3333
- Erstreckungextension
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