DE102005038757A1 - A method for improving the reduction of nitrous oxides in motor vehicle exhaust gases has a jet delivering a urea solution connected to a high tension positive electrode and an electrode at a negative potential - Google Patents

A method for improving the reduction of nitrous oxides in motor vehicle exhaust gases has a jet delivering a urea solution connected to a high tension positive electrode and an electrode at a negative potential Download PDF

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Abstract

The vehicle exhaust gas (34) is emitted from the tube (25) while a urea solution (16) is injected as droplets (16) with a high tension (22) positive charge and is broken down into a fine mist of droplets (18) by a high tension negative (23) electrode (20).

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Reduktionsmittelnebels in einer Abgasreinigungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a device for generating a reducing agent mist in an emission control system according to the preamble of the claim 1.

Es ist bekannt, zur Entfernung von Stickoxiden im Abgas von Fahrzeugen eine wässrige Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) als Reduktionsmittel einzusetzen. Aus der leicht zu transportierenden, ungiftigen Harnstoff-Wasser-Lösung wird im Abgas durch Thermolyse und Hydrolyse Ammoniak freigesetzt, mit dem gefährliche Stickoxide umgesetzt werden können. Dazu wird die Harnstoff-Wasser-Lösung mittels einer Düse in das Abgas eingespritzt. Die Reaktion ist umso kontrollierter, je feiner das Reduktionsmittel verdüst werden kann. In Nutzfahrzeugen steht dazu Druckluft zur Verfügung, während in Personenkraftwagen ein ausreichender Druck, typischerweise höchstens 0,5 MPa, durch eine geeignete Pumpe aufgebracht werden muss.It is known for removing nitrogen oxides in the exhaust of vehicles an aqueous one Urea-water solution (HWL) to use as a reducing agent. From the easy to transport, non-toxic urea-water solution is released in the exhaust gas by thermolysis and hydrolysis ammonia, with the dangerous one Nitrogen oxides can be implemented. This is the urea-water solution by means of a nozzle injected into the exhaust gas. The reaction is all the more controlled the finer the reducing agent can be atomized. In commercial vehicles compressed air is available while in passenger cars a sufficient pressure, typically at most 0.5 MPa, must be applied by a suitable pump.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Es wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines Reduktionsmittelnebels in einer Abgasreinigungsanlage vorgeschlagen, bei der die Düse auf ein elektrisches Hochspannungspotenzial gelegt ist und das gelöste Reduktionsmittel in einem elektrischen Feld in Tröpfchenform versprühbar ist. Die Tröpfchen tragen dieselbe Polarität wie die Düse.It is a device according to the invention for Generation of a reducing agent mist in an emission control system proposed in which the nozzle is set to an electrical high voltage potential and the dissolved reducing agent in an electric field in droplet form sprayable is. The droplets carry the same polarity like the nozzle.

Durch Wirkung des elektrischen Feldes kann ein extrem feiner Reduktionsmittelnebel erzeugt werden, dessen Tröpfchengröße sogar im Submikronbereich liegen kann. Durch die geringe Tröpfchengröße verdampft der Lösungsmittelanteil aus dem gelösten, insbesondere in wässriger Lösung gelösten Reduktionsmittel schneller. Die zurückbleibenden Kristallite des Reduktionsmittels sind wegen der geringen Tröpfchengröße besonders klein und können daher rasch auf ihre Zersetzungstemperatur erhitzt werden und fein verteilt insbesondere Ammoniak zur Reduktion von Stickoxiden freisetzen.By The effect of the electric field can be an extremely fine reducing agent mist be generated, the droplet size even may be in the submicron range. Vaporized by the small droplet size the solvent content from the solved, in particular in water solution dissolved Reducing agent faster. The remaining crystallites of the Reducing agents are particularly small because of the small droplet size and can therefore be rapid are heated to their decomposition temperature and finely divided in particular release ammonia for the reduction of nitrogen oxides.

Außerdem werden kleine Tröpfchengrößen leichter durch einen vorbeiströmenden Abgasstrom mitgerissen und das Reduktionsmittel dadurch effizienter ausgenutzt. Daher kann die Ammoniakdosierbarkeit verbessert und eine unerwünschte Harnstoffablagerung an Wänden der Abgasanlage unterbunden werden. Aus solchen Ablagerungen könnten unter ungünstigen Bedingungen große Mengen an Ammoniak freigesetzt werden, was die Dosierung des Ammoniaks im Abgassystem erschwert. Weiterhin muss zur Vermeidung eines Ammoniakdurchbruchs in die Umgebung eventuell ein teurer und schwerer Ammoniak-Slip-Katalysator stromabwärts der Dosierstelle bzw. eines Entstickungskatalysators eingesetzt werden. Die Vorrichtung ist besonders für geringe Strömungsgeschwindigkeiten und niedrige Dosierraten günstig. Für höhere Dosierraten kann parallel eine übliche pumpengestützte Dosiervorrichtung ohne Hochspannungspotenzial eingesetzt werden.In addition, will small droplet sizes easier by a passing one Exhaust gas entrained and the reducing agent more efficient exploited. Therefore, the ammonia dosing can be improved and an undesirable Urea deposit on walls the exhaust system are prevented. From such deposits could under unfavorable Conditions big Amounts of ammonia are released, indicating the dosage of ammonia difficult in the exhaust system. Furthermore, to avoid an ammonia breakthrough in the environment may be an expensive and heavy ammonia slip catalyst downstream the metering point or a denitrification catalyst used become. The device is especially for low flow rates and low dosing rates favorable. For higher dosing rates can parallel a usual pump-assisted Metering device without high voltage potential can be used.

In einer günstigen Ausgestaltung kann eine coronaartige Gegenelektrode vorgesehen sein. Die Gegenelektrode ist in geeigneter Entfernung zur Düse angeordnet und weist einen kleinen Radius auf, um eine hohe Feldstärke zu erreichen. Die Gegenelektrode liegt vorzugsweise auf betragsmäßig gleichem Potenzial mit entgegengesetzter Polarität. Durch die coronaartige Ausgestaltung mit kleinem Radius kommt es an der Gegenelektrode zu elektrischen Entladungen mit einer Raumladungswolke von Ionen aus der die Gegenelektrode umgebenden Atmosphäre um die Spitze der Gegenelektrode herum. Diese Ionen neutralisieren die versprühten, geladenen Tröpfchen mit dem gelösten Reaktionsmittel. So wird eine unerwünschte elektrophoretische Abscheidung des Reaktionsmittels an Wänden in der Nachbarschaft der Düse, z.B. in einer Sprühkammer, vermieden.In a cheap one Embodiment may be provided a corona-like counter electrode. The counter electrode is arranged at a suitable distance from the nozzle and has a small radius to achieve high field strength. The counter electrode is preferably the same in terms of magnitude Potential with opposite polarity. Due to the corona-like design with a small radius it comes at the counter electrode to electrical Discharges with a space charge cloud of ions from the counter electrode surrounding atmosphere around the tip of the counter electrode. Neutralize these ions the sprayed, charged droplets with the solved Reactant. This becomes an unwanted electrophoretic deposition of the reaction agent on walls in the neighborhood of the nozzle, e.g. in a spray chamber, avoided.

Vorzugsweise sind die Tröpfchen mit dem Reaktionsmittel bis zu 70% einer so genannten Rayleigh-Schwelle aufgeladen. Ein günstiges Hochspannungspotenzial liegt zwischen 2 und 7 kV, insbesondere zwischen 3 und 6 kV. Die Rayleigh-Schwelle bildet eine physikalische Grenze, bei der die Oberflächenspannung eines Tröpfchens gerade noch die elektrostatischen Abstoßungskräfte innerhalb des einzelnen, aufgeladenen Tröpfchens ausgleicht. Beim Verdunsten der Tröpfchen wird diese Rayleigh-Schwelle unterschritten, und es kommt zu einer so genannte Coulomb-Explosion, bei der aus einem an der Düse abgesonderten größeren Tröpfchen 10 bis 20 kleinere Tröpfchen entstehen. Zweckmäßigerweise liegt der Durchmesser der Düse um 100 μm.Preferably are the droplets with the reagent up to 70% of a so-called Rayleigh threshold charged. A cheap one High voltage potential is between 2 and 7 kV, especially between 3 and 6 kV. The Rayleigh threshold forms a physical boundary at the surface tension a droplet just the electrostatic repulsive forces within the individual, charged droplet balances. As the droplets evaporate, this Rayleigh threshold becomes and there is a so-called Coulomb explosion, at the one at the nozzle separate larger droplets 10 to 20 smaller droplets arise. Conveniently, is the diameter of the nozzle around 100 μm.

In einer günstigen Ausgestaltung ragt die Düse mit ihrem Düsenaustritt in eine Abgasleitung. Vorzugsweise ist die Düse stromauf eines SCR-Katalysators angeordnet (SCR = selective catalytic reduction), in dem Stickoxide unter Wirkung des Reduktionsmittels in unschädliche Bestandteile umgewandelt werden. Zur Vermeidung einer übermäßigen Verschmutzung kann die Düse vorteilhaft stromabwärts eines Partikelfilters platziert werden. Die Ausgestaltung ist besonders einfach zu verwirklichen.In a cheap one Design protrudes the nozzle with her nozzle exit in an exhaust pipe. Preferably, the nozzle is upstream of an SCR catalyst arranged (SCR = selective catalytic reduction), in which nitrogen oxides converted into harmless components under the action of the reducing agent become. To avoid excessive contamination can the nozzle advantageous downstream of a Particulate filter are placed. The design is special easy to realize.

In einer weiteren günstigen Ausgestaltung ragt die Düse in einen Abzweig einer Abgasleitung. Damit ist die Düse vorteilhaft gegen eine übermäßige Verschmutzung aus dem Abgas geschützt und kann besonders homogen dosiert werden. Zweckmäßigerweise kann dann ein Gebläse vorgesehen sein, um den Reaktionsmittelnebel in die Abgasleitung zu transportieren. Zur Vermeidung einer weiteren Verschmutzung kann die Düse auch hier vorteilhaft stromabwärts eines Partikelfilters platziert werden.In a further advantageous embodiment, the nozzle protrudes into a branch of an exhaust pipe. Thus, the nozzle is advantageously protected against excessive pollution from the exhaust and can be dosed particularly homogeneous. Conveniently, then a fan may be provided to to transport the agent mist into the exhaust pipe. To avoid further contamination, the nozzle can also be advantageously placed downstream of a particulate filter.

Um einen günstigen Volumendurchsatz des Reduktionsmittels zu erreichen, können mehrere Düsen vorgesehen sein. Dies können einzelne, separate Düsen oder auch mehrere Düsenöffnungen in einem Düsengehäuse sein.Around a cheap one To achieve volume throughput of the reducing agent, several Provided nozzles be. This can individual, separate nozzles or even several nozzle openings be in a nozzle housing.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Reaktionsmittel von seinem Reaktionsmitteltank bis zur Düse gegen Massepotenzial elektrisch isoliert geführt.In an expedient embodiment is the reactant from its reactant tank to the nozzle against Ground potential led electrically isolated.

In einer günstigen Weiterbildung ist eine elektrische Beheizung zum Beheizen elektrischer Isolation vorgesehen. Dadurch kann verhindert werden, dass die Düse und die Gegenelektrode einen elektrischen Kurzschluss gegen das Abgassystem ausbilden. Die elektrischen Isolation bleibt durch die Beheizung auf höherem Temperaturniveau als die Umgebung. Dadurch können thermophoretische Kräfte das Anlagern von Schmutzpartikeln verhindern, die einen elektrischen Kurzschluss über die elektrische Isolation hervorrufen könnten.In a cheap one Further development is an electrical heating for heating electrical insulation intended. This can prevent the nozzle and the Counter electrode form an electrical short circuit to the exhaust system. The electrical insulation remains at a higher temperature level due to the heating as the environment. Thereby can thermophoretic forces prevent the accumulation of dirt particles that cause an electric shock Short circuit over could cause electrical isolation.

Zeichnungendrawings

Weitere Ausführungsformen, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in Ansprüchen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit aus nachfolgend anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.Further Embodiments, Aspects and advantages of the invention are also independent of their summary in claims, without restriction to the general public, illustrated below by means of drawings embodiments the invention.

Im Folgenden zeigen:in the Show:

1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Anordnung eines Abgassystems mit einer Reduktionsmittelzudosierung; 1 a block diagram of a preferred arrangement of an exhaust system with a Reduktionsmittelzudosierung;

2 eine bekannte Anordnung zur Erzeugung eines Elektrosprays an einer Düse im elektrischen Feld; 2 a known arrangement for generating an electrospray on a nozzle in the electric field;

3 eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und 3 a preferred embodiment of a device according to the invention; and

4 eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. 4 an alternative embodiment of a device according to the invention.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

1 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Anordnung eines Abgassystems 30 mit einer Reduktionsmitteldosiereinheit 13. Abgas einer Verbrennungskraftmaschine 10 gelangt in einen Oxidationskatalysator 11 und einen darauf folgenden Partikelfilter 12. Das vorgereinigte Abgas wird einem SCR-Katalysator 14 zugeführt, wobei in der Reduktionsmitteldosiereinheit 13 ein Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung HWL aus einem Reduktionsmitteltank 32 zudosiert wird, indem eine nicht dargestellte Düse, aus der Reduktionsmittel in das Abgas eingeführt wird, auf Hochspannungspotenzial gelegt ist. Eine Beheizung 33 zum Beheizen von elektrischer Isolation ist vorgesehen, um Kurzschlüsse über Ablagerungen auf Isolatoren zu vermeiden, die zur elektrischen Isolierung der Reduktionsmitteldosiereinheit 13 notwendig sind. 1 shows a block diagram of a preferred arrangement of an exhaust system 30 with a reducing agent dosing unit 13 , Exhaust gas of an internal combustion engine 10 enters an oxidation catalyst 11 and a subsequent particle filter 12 , The pre-cleaned exhaust gas becomes an SCR catalyst 14 supplied, wherein in the Reduktionsmitteldosiereinheit 13 a reducing agent, in particular a urea-water solution HWL from a reducing agent tank 32 is metered by a nozzle, not shown, is introduced from the reducing agent in the exhaust gas is set to high voltage potential. A heating 33 for heating electrical insulation is provided in order to avoid short circuits on deposits on insulators, which are used to electrically isolate the Reduktionsmitteldosiereinheit 13 necessary.

2 erläutert die Wirkung eines elektrischen Feldes beim Erzeugen eines so genannten Elektrosprays, wie es theoretisch z.B. in der Publikation von Kebarle, Journal of Mass Spectrometry, Band 35, Seiten 804-807, Jahrgang 2000, beschrieben ist. 2 describes the effect of an electric field in generating a so-called electrospray, as it is theoretically eg in the publication by Kebarle, Journal of Mass Spectrometry, Vol 35 , Pages 804-807, vintage 2000.

Eine Flüssigkeit 41 wird über eine Düse 40 versprüht. Zwischen der Düse 40 als positiver Elektrode 46 und einer negativen Gegenelektrode 45 ist das Potenzial einer Hochspannungsquelle 47 gelegt.A liquid 41 is via a nozzle 40 sprayed. Between the nozzle 40 as a positive electrode 46 and a negative counter electrode 45 is the potential of a high voltage source 47 placed.

Bei Versprühen der Flüssigkeit 41 werden beim Anlegen der elektrischen Hochspannung an die Düse 40 elektrisch hoch aufgeladene Tröpfchen 43 gebildet, welche dieselbe Polarität wie die Düse 40 tragen. Vor der Düse 40 an ihrem Düsenaustritt 40' bildet sich aufgrund der elektrostatischen Kräfte ein so genannter Taylor-Kegel 42. Die Ausbildung des Taylor-Kegels 42 ist von der elektrischen Leitfähigkeit und der Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit 41 abhängig. Von seiner Spitze 44 werden Tröpfchen 43, die wenige Mikrometer groß sind, losgerissen. Die Tröpfchen 43 sind bis zu 70% der Rayleigh-Schwelle aufgeladen, welche die Grenze angibt bei der eine Oberflächenspannung der Tröpfchen 43 die in jedem Tröpfchen herrschende elektrostatische Abstoßung gerade noch kompensieren kann. Beim Verdunsten der Tröpfchen 43 wird diese Schwelle unterschritten, und es kommt zur Coulomb-Explosion, bei der aus einem Tröpfchen 43 ca. 10 bis 20 kleinere Tröpfchen 49 entstehen und einen feinen Nebel 50 bilden.When spraying the liquid 41 when applying the electrical high voltage to the nozzle 40 electrically charged droplets 43 formed, which has the same polarity as the nozzle 40 wear. In front of the nozzle 40 at her nozzle exit 40 ' forms due to the electrostatic forces a so-called Taylor cone 42 , The training of the Taylor cone 42 is of the electrical conductivity and the dielectric constant of the liquid 41 dependent. From its top 44 become droplets 43 , which are a few microns in size, torn loose. The droplets 43 are charged up to 70% of the Rayleigh threshold, which is the limit at which surface tension of the droplets 43 the electrostatic repulsion prevailing in each droplet can barely compensate. When evaporating the droplets 43 it falls below this threshold, and it comes to the Coulomb explosion, when from a droplet 43 about 10 to 20 smaller droplets 49 arise and a fine mist 50 form.

3 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung zur Erzeugung eines Reduktionsmittelnebels 18 in einer Abgasreinigungsanlage 30, wobei das Reduktionsmittel in flüssiger Form mit einer Düse 15 in die Abgasreinigungsanlage 30 einführbar ist. 3 shows a preferred apparatus for generating a Reduktionsmittelnebel 18 in an emission control system 30 wherein the reducing agent is in liquid form with a nozzle 15 in the emission control system 30 is insertable.

Die Funktionsweise zur Erzeugung des Reduktionsmittelnebels 18 entspricht der Beschreibung der 2. Die Düse 15 ist auf ein elektrisches Hochspannungspotenzial gelegt und z.B. mit einer negativen Elektrode einer Hochspannungsquelle 22 verbunden. Die Düse 15 ragt stromaufwärts in geeigneter Entfernung zu einem nicht dargestellten SCR-Katalysator in eine Abgasleitung 25 der Abgasanlage 30 hinein, so dass das Reduktionsmittel direkt in einen durch einen Pfeil 34 gekennzeichneten Abgasstrom einsprühbar ist. An der Düse 15 treten Tröpfchen 16 aus, die durch die Hochspannung als Elektrospray in das Abgas gelangen. Der dadurch gebildete Reduktionsmittelnebel 18 weist sehr kleine Teilchengrößen von deutlich weniger als 20 μm auf, insbesondere weniger als 1 μm. Das Reduktionsmittel ist vorzugsweise Harnstoff-Wasser-Lösung.The mode of operation for the production of the reducing agent mist 18 corresponds to the description of 2 , The nozzle 15 is set to an electrical high voltage potential and eg with a negative electrode of a high voltage source 22 ver prevented. The nozzle 15 protrudes upstream in a suitable distance to an SCR catalyst, not shown in an exhaust pipe 25 the exhaust system 30 into it, allowing the reducing agent directly into one by an arrow 34 characterized exhaust gas flow can be sprayed. At the nozzle 15 kick droplets 16 out, which pass through the high voltage as electrospray in the exhaust gas. The reducing agent mist formed thereby 18 has very small particle sizes of significantly less than 20 microns, especially less than 1 micron. The reducing agent is preferably urea-water solution.

Es ist eine coronaartige, mit kleinem Radius ausgebildete Gegenelektrode 20 benachbart zur Austrittsöffnung 15' der Düse 15 vorgesehen. Die Gegenelektrode 20 liegt betragsmäßig auf gleichem Potenzial wie die Düse 15, ist jedoch gegenüber der Düse 15 entgegengesetzt geladen. Die Gegenelektrode 20 ist z.B. mit einer positiven Elektrode einer Hochspannungsquelle 23 verbunden. Denkbar wäre auch eine umgekehrte Polarität, bei der die Düse 15 auf positivem und die Gegenelektrode 20 auf negativem Potenzial liegt.It is a corona-like, small-radius counter electrode 20 adjacent to the exit opening 15 ' the nozzle 15 intended. The counter electrode 20 lies in the same amount of potential as the nozzle 15 , however, is opposite the nozzle 15 charged opposite. The counter electrode 20 is eg with a positive electrode of a high voltage source 23 connected. Also conceivable would be a reverse polarity, in which the nozzle 15 on positive and the counter electrode 20 is at negative potential.

Die Abgasleitung 25 bzw. das Abgassystem 30 liegt auf Massepotenzial. Ein bevorzugter Spannungsbereich der Hochspannungsquellen 22, 23 liegt zwischen 2 bis 7 kV, insbesondere zwischen 3 bis 6 kV. Um die Gegenelektrode 20 kann sich wegen der hohen Feldstärke eine Raumladungswolke von Ionen aus der Umgebung der Gegenelektrode 20 bilden, welche die Ladung der Tröpfchen im Reduktionsmittelnebel 18 neutralisiert, so dass sich keine Harnstoffkristalle an den Wänden der Abgasleitung 25 niederschlagen können.The exhaust pipe 25 or the exhaust system 30 is at ground potential. A preferred voltage range of the high voltage sources 22 . 23 is between 2 to 7 kV, in particular between 3 to 6 kV. To the counter electrode 20 Because of the high field strength, a space charge cloud of ions from the environment of the counter electrode 20 forming the charge of the droplets in the reducing agent mist 18 neutralized, so that no urea crystals on the walls of the exhaust pipe 25 can knock down.

Zweckmäßig wird der Durchfluss des Reduktionsmittels durch die Düse 15 und die elektrische Spannung so eingestellt, dass sich ein stabiler Taylor-Kegel an der Düsenaustrittsöffnung 15' ausbilden kann.The flow rate of the reducing agent through the nozzle is expedient 15 and the electrical voltage adjusted so that a stable Taylor cone at the nozzle exit opening 15 ' can train.

Bei einer Harnstoff-Wasser-Lösung mit 32,5 vol.% kann aus deren elektrischen Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstanten bei einem Fluss von 1000 ml/h eine Tröpfchengröße von wenigen μm abgeschätzt werden. Falls nur kleine Dosierraten möglich sind, kann zur Erhöhung der Dosierrate eine Vielzahl von Düsen 15 parallel geschaltet werden, etwa durch die Verwendung von Mehrlochdüsen und/oder parallel angeordneten Düsen 15 In a urea-water solution with 32.5 vol.% From their electrical conductivity and dielectric constant at a flow of 1000 ml / h, a droplet size of a few microns can be estimated. If only small dosing rates are possible, a large number of nozzles can be used to increase the dosing rate 15 be connected in parallel, such as through the use of multi-hole nozzles and / or parallel nozzles 15

Sowohl die Düse 15 als auch die Gegenelektrode 20 müssen gegen das umgebende Abgassystem 30 elektrisch isoliert bleiben, um die Hochspannung aufrecht zu erhalten. Dies lässt sich durch elektrisches Beheizen der notwendigen Isolatoren erreichen. Weiterhin ist aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit der Reduktionsmittellösung die Reduktionsmitteldosiersystem 13 bis hin zum Düsenausgang 15' elektrisch isoliert gegenüber Massepotenzial zu halten. Eine Anordnung der Düse 15 in Strömungsrichtung des Abgasstroms 34 nach einem Partikelfilter und vor einem SCR-Katalysator ist bevorzugt.Both the nozzle 15 as well as the counter electrode 20 must be against the surrounding exhaust system 30 remain electrically isolated to maintain the high voltage. This can be achieved by electrically heating the necessary insulators. Furthermore, due to the electrical conductivity of the reducing agent solution, the reducing agent metering system 13 up to the nozzle outlet 15 ' electrically isolated from ground potential. An arrangement of the nozzle 15 in the flow direction of the exhaust gas flow 34 after a particulate filter and before an SCR catalyst is preferred.

4 zeigt eine Variante der Anordnung aus 3, bei der eine Düse 15 in einem Abzweig 26 einer Abgasleitung 25 angeordnet ist und an einer Mündungsstelle 27 in die Abgasleitung 25 mündet. Im Abzweig 26 kann ein konstanter Volumenstrom des Reduktionsmittels leichter optimiert werden. Eine Anordnung der Düse 15 in Strömungsrichtung des Abgasstroms 34 nach einem Partikelfilter und vor einem SCR-Katalysator ist auch hier bevorzugt. 4 shows a variant of the arrangement 3 in which a nozzle 15 in a branch 26 an exhaust pipe 25 is arranged and at a confluence point 27 in the exhaust pipe 25 empties. In the branch 26 a constant volume flow of the reducing agent can be more easily optimized. An arrangement of the nozzle 15 in the flow direction of the exhaust gas flow 34 after a particulate filter and before an SCR catalyst is also preferred here.

Die Düse 15 ist dem Abgasstrom 34 nicht unmittelbar ausgesetzt und damit besser gegen Verschmutzung geschützt. Die Komponenten entsprechen denen in 3, auf die zur Beschreibung verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. In dem Abzweig 26 ist ein Gebläse 24 angeordnet, das den Reduktionsmittelnebel 18 in die Abgasleitung 25 befördert, wo der Abgasstrom 24 diesen mitreißt.The nozzle 15 is the exhaust gas flow 34 not directly exposed and thus better protected against contamination. The components correspond to those in 3 , which is referred to for description, to avoid repetition. In the branch 26 is a fan 24 arranged, which the reducing agent mist 18 in the exhaust pipe 25 transported where the exhaust stream 24 entrain them.

Im Vergleich zu einem üblichen pumpengestützten Spraybild, das im Wesentlichen durch den von einer Förderpumpe erreichbaren Druck geprägt ist, ist das Spraybild des als Elektrospray ausgebildeten Reduktionsmittelnebels 18 deutlich verbessert und wesentlich feiner.In comparison to a customary pump-supported spray pattern, which is essentially characterized by the pressure that can be reached by a feed pump, the spray pattern of the reducing agent mist formed as electrospray is 18 significantly improved and much finer.

Die in 3 und 4 gezeigten Ausgestaltungen können auch parallel zu einem solchen pumpengestützten Dosiersystem für Reduktionsmittel eingesetzt werden. Dabei ist für geringe Durchflüsse bevorzugt der Reduktionsmittelnebel 18 bevorzugt als Elektrospray erzeugbar, während für hohe Durchflüssen das konventionelle pumpengestützte Dosiersystem ohne elektrische Spannung eingesetzt wird.In the 3 and 4 Embodiments shown can also be used in parallel with such a pump-based metering system for reducing agent. In this case, the reducing agent mist is preferred for low flow rates 18 preferably as electrospray generated, while for high flow rates the conventional pump-based dosing system is used without electrical voltage.

Claims (10)

Vorrichtung zur Erzeugung eines Reduktionsmittelnebels (18) in einer Abgasreinigungsanlage (30), wobei das Reduktionsmittel in flüssiger Form mit einer Düse (15) in die Abgasreinigungsanlage (30) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (15) auf ein elektrisches Hochspannungspotenzial gelegt ist und das Reduktionsmittel in einem elektrischen Feld versprühbar ist.Device for producing a reducing agent mist ( 18 ) in an exhaust gas purification plant ( 30 ), wherein the reducing agent in liquid form with a nozzle ( 15 ) into the emission control system ( 30 ), characterized in that the nozzle ( 15 ) is set to an electrical high voltage potential and the reducing agent is sprayed in an electric field. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine coronaartige Gegenelektrode (20) mit einer der Düse (15) entgegengesetzten Polarität vorgesehen ist.Device according to claim 1, characterized in that a corona-like counter electrode ( 20 ) with one of the nozzle ( 15 ) of opposite polarity is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Düse (15) verlassende gelöste Reaktionsmittel bis zu 70% seiner Rayleigh-Schwelle aufgeladen ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle ( 15 ) leaving dissolved reactants up to 70% of its Ray leigh threshold is charged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochspannungspotenzial zwischen 2 und 7 kV beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the high voltage potential is between 2 and 7 kV amounts to. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (15) in einen Abgasstrom (34) einer Abgasleitung (25) ragt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ( 15 ) in an exhaust gas stream ( 34 ) an exhaust pipe ( 25 protrudes. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (15) in einen Abzweig (26) einer Abgasleitung (25) ragt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ( 15 ) into a branch ( 26 ) an exhaust pipe ( 25 protrudes. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebläse (24) vorgesehen ist, um den Reaktionsmittelnebel (18) in die Abgasleitung (25) zu transportieren.Apparatus according to claim 6, characterized in that a blower ( 24 ) is provided to the reagent mist ( 18 ) in the exhaust pipe ( 25 ) to transport. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsen (15) und/oder Düsenöffnungen vorgesehene sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of nozzles ( 15 ) and / or nozzle openings are provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmittel von seinem Reaktionsmitteltank (32) bis zur Düse (15) gegen Massepotenzial elektrisch isoliert geführt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the reagent from its reagent tank ( 32 ) to the nozzle ( 15 ) is conducted electrically insulated against ground potential. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Beheizung (33) zum Beheizen elektrischer Isolation vorgesehen ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that an electric heating ( 33 ) is provided for heating electrical insulation.
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US10632421B2 (en) 2014-10-28 2020-04-28 Volvo Truck Corporation Electrostatic fluid injection system

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