DE102018002634B4 - Internal combustion engine that works with excess air - Google Patents

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Abstract

Brennkraftmaschine, die mit Luftüberschuss betrieben wird und mit einer Einrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden versehen ist, insbesondere eine im Dieselverfahren arbeitende Brennkraftmaschine, welche Einrichtung wenigstens einen Katalysator und eine Harnstoffeinspritzvorrichtung umfasst, wobei die Brennkraftmaschine über einen Abgasturbolader mit einer Abgasturbine und einem Verdichter verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) mit der Einrichtung (2) an bauliche Gegebenheiten eines Außenbordmotors (8) für Schiffe, Schwimmplattformen oder dgl. angepasst ist und dass einerseits die Abgasturbine (4) mit einer Abgaseinführungsleitung (11) und andererseits mit einer Abgasentweichungsleitung (12) verbunden ist, welche Abgaseinführungsleitung (11) vor der Abgasturbine mit einem Partikelabscheider (11') versehen ist und dass ein Einspritzventil (13) der Harnstoffeinspritzvorrichtung (7) nach der Abgasturbine (4) in die Einrichtung (2) eingegliedert ist, wobei ein Maschinengehäuse (10) der Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgaskanal (14) versehen ist, der an die Abgasentweichungsleitung (12) angeschlossen und zur Aufnahme von einem oder mehreren Katalysatoren (15, 16 und 17) ausgebildet ist.Internal combustion engine that is operated with excess air and is provided with a device for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, in particular an internal combustion engine working in the diesel process, which device comprises at least one catalytic converter and a urea injection device, the internal combustion engine having an exhaust gas turbocharger with an exhaust gas turbine and a compressor , characterized in that the internal combustion engine (1) with the device (2) is adapted to the structural conditions of an outboard motor (8) for ships, swimming platforms or the like, and that on the one hand the exhaust gas turbine (4) is equipped with an exhaust gas inlet line (11) and on the other hand with an exhaust gas escape line (12), which exhaust gas introduction line (11) is provided with a particle separator (11') before the exhaust gas turbine and that an injection valve (13) of the urea injection device (7) is integrated into the device (2) after the exhaust gas turbine (4). is, wherein a machine housing (10) of the internal combustion engine (1) is provided with an exhaust duct (14) which is connected to the exhaust gas escape line (12) and designed to accommodate one or more catalytic converters (15, 16 and 17).

Description

Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Brennkraftmaschine, die mit Luftüberschuss betrieben wird und mit einer Einrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden versehen ist, insbesondere eine im Dieselverfahren arbeitende Brennkraftmaschine, welche Einrichtung wenigstens einen Katalysator und eine Harnstoffeinspritzvorrichtung umfasst, wobei die Brennkraftmaschine über einen Abgasturbolader mit einer Abgasturbine und einen Verdichter verfügt.According to the preamble of patent claim 1, the invention relates to an internal combustion engine which is operated with excess air and is provided with a device for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, in particular an internal combustion engine operating on the diesel process, which device comprises at least one catalytic converter and a urea injection device, the internal combustion engine has an exhaust gas turbocharger with an exhaust gas turbine and a compressor.

Die selektive katalytische Reduktion -auf Englisch selective catalytic reduction, abgekürzt SCR- ist eine Maßnahme zur Reduktion von Stickoxyden in Abgasen von bspw. Brennkraftmaschinen der Dieselbauart. Die chemische Reaktion die mittels eines SCR Katalysators ist selektiv, was bedeutet, dass vor allem die von einer Dieselbrennkraftmaschine emittierten Stickoxide NO und NO2 reduziert werden. Und unerwünschte Nebenreaktionen wie die Oxidation von Schwefeldioxid zu Schwefeltrioxid werden unterdrückt. Die Reaktion wird durch Ammoniak (NH3) ausgelöst, das dem Abgas der Dieselbrennkraftmaschine beigemengt wird. Aus der Reaktion ergeben sich Wasser (H2O) und Stickstoff (N2).Selective catalytic reduction - in English selective catalytic reduction, abbreviated SCR - is a measure to reduce nitrogen oxides in exhaust gases from, for example, diesel-type internal combustion engines. The chemical reaction by means of an SCR catalytic converter is selective, which means that the nitrogen oxides NO and NO2 emitted by a diesel engine are reduced. And undesirable side reactions such as the oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide are suppressed. The reaction is triggered by ammonia (NH 3 ), which is added to the exhaust gas from the diesel engine. Water (H 2 O) and nitrogen (N 2 ) result from the reaction.

Die Internet Veröffentlichung „Deer Conference 2005, August 12-25 - SCR Technologie zur NOx Reduction: Series Experience and State of Development“ befasst sich mit einer SCR-Technologie-Einrichtung zur NOx Reduzierung. Gemäß Seite 5 dieser Veröffentlichung weist die Einrichtung in Reihe geschaltet folgende Komponenten auf: einen ersten Katalysator, einen ersten Temperatur Sensor, ein Harnstoffeinspritzventil, einen zweiten Katalysator, einen zweiten Temperatur Sensor, einen Abgassensor und einen dritten Katalysator. Diese Komponenten sind in einem Abgaskanal angeordnet, der sich außerhalb einer Brennkraftmaschine erstreckt.The Internet publication "Deer Conference 2005, August 12-25 - SCR Technology for NOx Reduction: Series Experience and State of Development" deals with an SCR technology device for NOx reduction. According to page 5 of this publication, the device has the following components connected in series: a first catalytic converter, a first temperature sensor, a urea injection valve, a second catalytic converter, a second temperature sensor, an exhaust gas sensor and a third catalytic converter. These components are arranged in an exhaust passage that extends outside of an internal combustion engine.

Die EP 1 054 722 B1 behandelt ein verbessertes System zur selektiven katalytischen Reduktion (=SCR) zur NOx und Feststoffteilchen enthaltendem Verbrennungsabgas. Das System umfasst in Kombination und in folgender Reihenfolge: einen Oxydationskatalysator, der wirksam ist, um wenigstens ein Teil des NOx in NO2 umzuwandeln und den NO2-Gehalt im Abgas zu erhöhen, einen Feinstofffilter, ein Reservoir für eine Reduktionsflüssigkeit, die hinter dem Feinstofffilter angeordnet sind und einen SCR KatalysatorThe EP 1 054 722 B1 deals with an improved selective catalytic reduction (=SCR) system for combustion exhaust gas containing NOx and particulate matter. The system comprises, in combination and in the following order: an oxidation catalyst effective to convert at least part of the NOx to NO2 and to increase the NO2 content in the exhaust gas, a particulate filter, a reservoir for a reducing liquid arranged downstream of the particulate filter are and an SCR catalytic converter

Aus der EP 1 054 722 B1 wird eine Brennkraftmaschine der Dieselgattung beschrieben, welche Brennkraftmaschine mit Einspritzung, einem Abgasturbolader und einer Vorrichtung zur Reduktion von NOX in Abgasen versehen ist. Diese Vorrichtung ist mit einem Qxydationskatalysator, einem Feinstofffilter und Einspritzvorrichtungen für eine Reduktionsflüssigkeit versehenFrom the EP 1 054 722 B1 an internal combustion engine of the diesel type is described, which internal combustion engine is provided with injection, an exhaust gas turbocharger and a device for reducing NOX in exhaust gases. This device is provided with an oxidation catalyst, a particulate filter and injection devices for a reducing liquid

Die DE 10 2011 104 496 B4 geht einen Außenbordmotor mit einer DieselBrennkraftmaschine ein, die zwei aufrecht stehende Kurbelwellen und horizontal liegende Zylinder aufweist. Die Zylinder und die Kurbelwellen sind in einem Zylinderkurbelgehäuse angeordnet. Ein SCR-System zur NOx Reduktion ist in dem Zylinderkurbelgehäuse bzw. der Brennkraftmaschine nicht vorgesehen.The DE 10 2011 104 496 B4 enters into an outboard motor with a diesel engine that has two upright crankshafts and horizontal cylinders. The cylinders and the crankshafts are arranged in a cylinder crankcase. An SCR system for NOx reduction is not provided in the cylinder crankcase or the internal combustion engine.

Andere Brennkraftmaschinen mit Einrichtungen zur Abgasreinigung sind insbesondere aus der DE 10 2004 051 891 A1 und der DE 40 38 169 A1 bekannt.Other internal combustion engines with devices for emission control are in particular from DE 10 2004 051 891 A1 and the DE 40 38 169 A1 known.

Aufgabe der Erfindung ist an einer Brennkraftmaschine für einen Außenbordmotor eine Einrichtung vorzusehen, die zu einer Reduktion von Stickoxyden beiträgt, Dabei sollte aber auch sichergestellt werden, dass diese Einrichtung von der Brennkraftmaschine bzw. dem Außenbordmotor funktionsgerecht aufgenommen wird.The object of the invention is to provide a device on an internal combustion engine for an outboard motor that contributes to reducing nitrogen oxides. However, it should also be ensured that this device is functionally accommodated by the internal combustion engine or the outboard motor.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.According to the invention, this object is achieved by the features of patent claim 1. Further features developing the invention are contained in the subclaims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die Einrichtung zur Reduktion von Stickoxyden von der an sich vorgegebenen, bauraumarmen Konzeption des Außenbordmotors bzw. der Brennkraftmaschine vorbildlich aufgenommen wird. Dabei lässt sich die Einrichtung an die Raumgegebenheiten des Außenbordmotors sinnreich anpassen. Die Brennkraftmaschine trägt bzw. beherbergt nicht nur wesentliche Komponenten der Einrichtung, sondern letztere zeichnet sich beim Betrieb der besagten Brennkraftmaschine durch substanzielle Effizienz aus, wozu die Eingliederung des Partikelabscheiders und des Einspritzventils beiträgt. Hervorzuheben ist, dass die Verlegung der Abgasentweichungsleitung, die von der Abgasturbine weggeführt und an den Abgaskanal zur Aufnahme von einem oder mehreren Katalysatoren angeschlossen ist, eine ausgezeichnete Lösung darstellt. Dies trifft auch für die Abgaszuführungsleitung zu, die zwischen der Abgasturbine und der Abgaskammer des Maschinengehäuses eingesetzt ist.The main advantages achieved with the invention can be seen in the fact that the device for reducing nitrogen oxides is accommodated in an exemplary manner by the design of the outboard motor or the internal combustion engine that requires little installation space. The device can be cleverly adapted to the spatial conditions of the outboard motor. Not only does the internal combustion engine carry or house essential components of the device, but the latter is characterized by substantial efficiency in the operation of said internal combustion engine, to which the incorporation of the particle separator and the injection valve contributes. It should be emphasized that an excellent solution is the routing of the exhaust gas escape line, which leads away from the exhaust gas turbine and is connected to the exhaust gas duct for housing one or more catalytic converters. This also applies to the exhaust gas supply pipe, which is inserted between the exhaust gas turbine and the exhaust gas chamber of the engine housing.

Anders ausgedrückt die Abgaszuführungsleitung ist an die Abgaskammer der Brennkraftmaschine bzw. das Maschinengehäuse angeschlossen, in welche Abgaskammer von über Auslassventile der besagten Brennkraftmaschine austretende Abgase einströmen. Günstig in diesem Zusammenhang ist, dass die Abgaskammer sich entlang einer aufrechten ersten Begrenzungsseite des Maschinengehäuses erstreckt und der Abgasturbolader benachbart einer im Winkel zur aufrechten Begrenzungsseite des Maschinengehäuses verlaufenden Querbegrenzungsseite von letzterem angeordnet und über die Abgaszuführungsleitung der Abgasturbine mit der Abgaskammer verbunden ist.In other words, the exhaust gas supply line is connected to the exhaust gas chamber of the internal combustion engine or the machine housing, into which exhaust gas chamber exhaust gases flowing from the exhaust valves of said internal combustion engine flow. Favorable in this context is that the exhaust gas chamber is erected along a th first boundary side of the machine housing and the exhaust gas turbocharger is arranged adjacent to a running at an angle to the upright boundary side of the machine housing transverse boundary side of the latter and connected via the exhaust gas supply line of the exhaust gas turbine with the exhaust gas chamber.

Vorteilhaft ist, dass die Abgasentweichungsleitung der Abgasturbine mit einem ersten Kanalabschnitt eines aufrechten Abgaskanals Brennkraftmaschine bzw. des Maschinengehäuses verbunden ist, welcher Abgaskanal sich benachbart einer zweiten Begrenzungsseite des Maschinengehäuses erstreckt, die mit Abstand zur ersten Begrenzungsseite verläuft. Unterstützt wird dies auch dadurch, dass in dem ersten Kanalabschnitt der erste Katalysator und ein zweiter Katalysator angeordnet sind. Und der Abgaskanal ist in einem an das Maschinengehäuse anschließenden Antriebswellengehäuse mit einem zweite Kanalabschnitt fortgeführt, der sich unterhalb einer ersten Eben erstreckt, welche Ebene rechtwinkelig zur Abgaskammer und zum Abgaskanal verläuft.It is advantageous that the exhaust gas escape line of the exhaust gas turbine is connected to a first duct section of an upright exhaust gas duct of the internal combustion engine or the machine housing, which exhaust gas duct extends adjacent to a second boundary side of the machine housing, which runs at a distance from the first boundary side. This is also supported by the fact that the first catalytic converter and a second catalytic converter are arranged in the first channel section. And the exhaust gas duct is continued in a drive shaft housing adjoining the machine housing with a second duct section which extends below a first plane, which plane runs at right angles to the exhaust gas chamber and the exhaust gas duct.

Optimiert wird die die Einrichtung dadurch, dass in dem zweiten Kanalabschnitt oberhalb einer Wasserlinie ein dritter Katalysator eingebaut ist, wobei unterhalb der Wasserlinie in dem zweite Kanalabschnitt eine Wasserdrossel gegen Rückströmen von Wasser in besagten dritten Katalysator vorgesehen ist. Zusätzlich förderlich ist, dass der Abgaskanal mit einem dritten Kanalabschnitt versehen ist, der in einem Getriebegehäuse angeordnet ist, welches Getriebegehäuse sich unterhalb einer zweiten Ebene erstreckt, die mit parallelem Abstand zur ersten Ebene des Maschinengehäuses verläuft, wobei über den dritten Kanalabschnitt weitgehend gereinigtes Medium in ins Wasser gelangt. Ergänzt wird letzteres dadurch, dass der dritte Kanalabschnitt von einem aufrechten Teilabschnitt über einen Bogenabschnitt in einen horizontalen Teilabschnitt übergeht und der horizontale Teilabschnitt des dritten Kanalabschnitts eine Austrittsöffnung für das gereinigte Medium aufweist. Überdies wird die Einrichtung dadurch bereichert, dass die Austrittsöffnung benachbart einer Schiffsschraube des Außenbordmotors angebracht ist und dass das Einspritzventil der Harnstoffeinblasevorrichtung in Richtung erster Kanalabschnitt des Abgaskanals wirksam ist.The device is optimized in that a third catalytic converter is installed in the second channel section above a waterline, with a water throttle being provided below the waterline in the second channel section to prevent water from flowing back into said third catalytic converter. It is also beneficial that the exhaust gas duct is provided with a third duct section, which is arranged in a transmission housing, which transmission housing extends below a second level, which runs at a parallel distance from the first level of the machine housing, with the medium being largely cleaned via the third duct section in got into the water. The latter is supplemented by the fact that the third channel section transitions from an upright section via a curved section into a horizontal section and the horizontal section of the third channel section has an outlet opening for the cleaned medium. Moreover, the device is enriched in that the outlet opening is attached adjacent to a ship's propeller of the outboard motor and that the injection valve of the urea injection device is effective in the direction of the first channel section of the exhaust gas channel.

Schließlich werden Maßstäbe dadurch gesetzt, dass zumindest die Katalysatoren als Einschubelemente in den Abgaskanal ausgebildet sind die mittels form- und/oder kraftschlüssige Halteeinrichtungen in Lage gehalten werden.Finally, standards are set by the fact that at least the catalytic converters are designed as insertion elements in the exhaust gas duct, which are held in position by means of positive and/or non-positive holding devices.

In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, die nachstehend näher beschrieben.In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown, which are described in more detail below.

Es zeigen

  • 1 einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine für einen Außenbordmotor mit einer Einrichtung zur Reduktion von Stickoxyden,
  • 2 eine Schrägansicht von oben auf die Brennkraftmaschine mit einem Partikelabscheider der Einrichtung und einem Abgasturbolader.
  • 3 eine schematische Darstellung des Partikelabscheiders gemäß 2,
  • 4 eine Schemadarstellung der Einrichtung nach 1,
  • 5 einen schematischen Teilquerschnitt einer Brennkraftmaschine mit zwei Kurbelwellen.
Show it
  • 1 a longitudinal section through an internal combustion engine for an outboard motor with a device for reducing nitrogen oxides,
  • 2 an oblique view from above of the internal combustion engine with a particle separator of the device and an exhaust gas turbocharger.
  • 3 a schematic representation of the particle separator according to FIG 2 ,
  • 4 a schematic of the facility 1 ,
  • 5 a schematic partial cross section of an internal combustion engine with two crankshafts.

Eine Brennkraftmaschine 1 der Hubkolbenbauart, die mit Luftüberschuss betrieben wird und mit einer Einrichtung 2 zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden versehen ist. Besagte Brennkraftmaschine 1 arbeitet im Dieselverfahren und verfügt über einen Abgasturbolader 3 mit einer Abgasturbine 4 und einem Verdichter 5. Die Einrichtung 2 umfasst ein Katalysatorsystem 6 und eine Harnstoffeinspritzvorrichtung 7 (1 und 4).An internal combustion engine 1 of the reciprocating type, which is operated with excess air and is provided with a device 2 for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides. Said internal combustion engine 1 works in the diesel process and has an exhaust gas turbocharger 3 with an exhaust gas turbine 4 and a compressor 5. The device 2 includes a catalyst system 6 and a urea injection device 7 ( 1 and 4 ).

Die Brennkraftmaschine 1 ist Bestandteil eines Außenbormotors 8 für Schiffe, Schwimmplattformen oder dergl., und sie wird. Zumindest im Bereich dieser Brennkraftmaschine 1 von einer Abdeckhaube 9 vorgesehen. Und die Einrichtung 2 ist an die baulichen Gegebenheiten der Brennkraftmaschine 1 und des Außenbordmotors 8 angepasst, welche Gegebenheiten vor allem durch ein Maschinengehäuse 10 der Brennkraftmaschine 1 und die Abdeckhaube 9 des Außenbordmotors 8 dominiert werden.The internal combustion engine 1 is part of an outboard motor 8 for ships, swimming platforms or the like., And it is. A covering hood 9 is provided at least in the area of this internal combustion engine 1 . And the device 2 is adapted to the structural conditions of the internal combustion engine 1 and the outboard motor 8, which conditions are primarily dominated by a machine housing 10 of the internal combustion engine 1 and the hood 9 of the outboard motor 8.

Die Abgasturbine 4 ist einerseits mit einer Abgaseinführungsleitung 11 und andererseits mit einer Abgasentweichungsleitung 12 ausgestattet. Die Abgaseinführungsleitung 11 verläuft in Richtung der Abgasturbine 4 und ist mit vor der Abgasturbine 4 liegenden Partikelabscheider 11', auch Rußfilter genannt, versehen. Nach der Abgasturbine 4 ist in die Abgasentweichungsleitung 12 der Einrichtung 2 ein Einspritzventil 13 der Harnstoffeinspritzvorrichtung 7 eingegliedert. Darüber hinaus ist in das Maschinengehäuse 10 ein Abgaskanal 14 eingearbeitet, der an die Abgasentweichungsleitung 12 angeschlossen ist und zur Aufnahme von einem oder mehreren Katalysatoren 15, 16, 17 des Katalysatorsystems 6 angeschlossen ist.The exhaust gas turbine 4 is equipped on the one hand with an exhaust gas introduction line 11 and on the other hand with an exhaust gas escape line 12 . The exhaust gas introduction line 11 runs in the direction of the exhaust gas turbine 4 and is provided with particle separators 11 ′, also called soot filters, located in front of the exhaust gas turbine 4 . An injection valve 13 of the urea injection device 7 is integrated into the exhaust gas escape line 12 of the device 2 after the exhaust gas turbine 4 . In addition, an exhaust gas duct 14 is worked into the machine housing 10, which is connected to the exhaust gas escape line 12 and is connected to accommodate one or more catalytic converters 15, 16, 17 of the catalytic converter system 6.

Die Abgaszuführungsleitung 11 ist mit einer Abgaskammer 18 der Brennkraftmaschine 1 bzw. des Maschinengehäuses 10 gekoppelt. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 strömt von über Auslassventile 19, 20 der letzteren austretenden Abgase in besagte Abgaskammer 18. Die Abgase werden von Hubkolben 21, 22 bewegt, die in liegenden Zylindern 23, 24 hin und her bewegt werden und mit einer Kurbelwelle 25 in Wirkverbindung stehen. Die Abgaskammer 18 erstreckt sich entlang einer aufrechten ersten Begrenzungsseite 26.The exhaust gas feed line 11 is coupled to an exhaust gas chamber 18 of the internal combustion engine 1 or the engine housing 10 . During operation of the internal combustion engine 1, the exhaust gases exiting via outlet valves 19, 20 of the latter flow in said exhaust chamber 18. The exhaust gases are moved by reciprocating pistons 21, 22 which are reciprocated in horizontal cylinders 23, 24 and are operatively connected to a crankshaft 25. The exhaust gas chamber 18 extends along an upright first boundary side 26.

Der Abgasturbolader 3 ist benachbart einer etwa im rechten Winkel zur aufrechten ersten Begrenzungsseite 26 des Maschinengehäuses 10 verlaufenden oberen Querbegrenzungsseite 27 von letzterem angeordnet und über die Abgaseinführungsleitung 11 der Abgasturbine 4 mit der Abgaskammer 18 verbunden. Die Abgasentweichungsleitung 12 der Abgasturbine 4 ist mit einem ersten Kanalabschnitt 28 eines aufrechten Abgaskanals 29 der Brennkraftmaschine 1 bzw. des Maschinengehäuses 10 verbunden. Der Abgasanal 29 verläuft benachbart einer aufrechten zweiten Begrenzungsseite 30 des Maschinengehäuses 10, die einen definierten Abstand zur ersten Begrenzungsseite 26 aufweist. Der erste Kanalabschnitt 28 ist zur Aufnahme mindesten des ersten Katalysators 15 ausgebildet. Es besteht aber auch sie Möglichkeit in besagtem ersten Kanalanschnitt 28 des Maschinengehäuses 10 den ersten Katalysator 15 und den zweiten Katalysator 16 unterzubringen.The exhaust gas turbocharger 3 is arranged adjacent to an upper transverse delimitation side 27 of the machine housing 10 running approximately at right angles to the upright first delimitation side 26 of the latter and is connected to the exhaust gas chamber 18 via the exhaust gas introduction line 11 of the exhaust gas turbine 4 . The exhaust gas escape line 12 of the exhaust gas turbine 4 is connected to a first duct section 28 of an upright exhaust gas duct 29 of the internal combustion engine 1 or the engine housing 10 . The exhaust gas duct 29 runs adjacent to an upright second boundary side 30 of the machine housing 10, which has a defined distance from the first boundary side 26. The first channel section 28 is designed to accommodate at least the first catalytic converter 15 . However, there is also the possibility of accommodating the first catalytic converter 15 and the second catalytic converter 16 in said first channel section 28 of the machine housing 10 .

Der Abgaskanal 29 ist in einem rechtwinkelig zur Abgaskammer 18 und zum Abgaskanal 14 ausgerichteten ersten Ebene 31 an einer Unterseite 32 des Maschinengehäuses 10 anschließenden Antriebswellengehäuse 33 mit einem bspw. durch einen Rohrkörper dargestellten zweiten Kanalabschnitt 34 fortgeführt. Oberhalb einer Wasserlinie 35 ist in dem zweiten Kanalabschnitt 34 des Abgaskanals 29 der dritte Katalysator 17 des Katalysatorsystems 6 untergebracht. Und unterhalb der Wasserlinie 35 ist im zweiten Kanalabschnitt 34 eine Wasserdrossel 36 vorgesehen, die einem Rückstrom von Wasser in den besagten dritten Katalysator 17 entgegenwirkt.The exhaust gas duct 29 is continued in a first plane 31 oriented at right angles to the exhaust gas chamber 18 and to the exhaust gas duct 14 on an underside 32 of the machine housing 10 and adjoining the drive shaft housing 33 with a second duct section 34 represented, for example, by a tubular body. The third catalytic converter 17 of the catalytic converter system 6 is accommodated above a water line 35 in the second channel section 34 of the exhaust gas channel 29 . And below the waterline 35, a water throttle 36 is provided in the second channel section 34, which counteracts a backflow of water into said third catalytic converter 17.

Der Abgaskanal 29 ist mit einem ebenfalls als Rohrkörper ausgebideten dritten Kanalabschnitt 37 versehen, der in einem Getriebegehäuse 38 unterhalb einer zweiten Ebene untergebracht ist, wobei letztere Ebene mit parallelem Abstand zur ersten Ebene 31 sich hinzieht. Über den dritten Kanalabschnitt 37 gelangt weitgehend gereinigtes Abgasmedium ins Wasser gelangt. Der dritte Kanalabschnitt 37, geht von einem aufrechten Teilkanalabschnitt 39 über einen Bogenabschnitt 40 in einen horizontalen Teilkanalabschnitt 41 übergeht. Letzterer weist eine Austrittsöffnung 42 für das gereinigte Abgasmedium auf. Die Austrittsöffnung 42 ist benachbart einer Schiffsschraube 43 des Außenbordmotors 8 vorgesehen.The exhaust gas duct 29 is provided with a third duct section 37, also designed as a tubular body, which is accommodated in a transmission housing 38 below a second level, the latter level extending at a parallel distance from the first level 31. Largely cleaned exhaust gas medium reaches the water via the third channel section 37 . The third channel section 37 transitions from an upright partial channel section 39 via an arc section 40 into a horizontal partial channel section 41 . The latter has an outlet opening 42 for the cleaned exhaust medium. The discharge port 42 is provided adjacent to a propeller 43 of the outboard motor 8 .

Das Einspritzventil 13 der Harnstoffeinspritzvorrichtung 7 ist im Bereich des ersten Kanalabschnitts 28 des Abgaskanals 29 wirksam, wobei besagtes Einspritzventil 13 im Ausführungsbeispiel nahe an einer Eintrittsöffnung 44 des ersten Kanalabschnitts eingebaut ist.The injection valve 13 of the urea injection device 7 is effective in the area of the first channel section 28 of the exhaust gas channel 29, said injection valve 13 being installed close to an inlet opening 44 of the first channel section in the exemplary embodiment.

Des Weiteren sind die Katalysatoren 15, 16 und 17 und auch die Wasserdrossel 37 als Einschubelemente in den Abgaskanal 29 ausgeführt, die mittels form- und/oder kraftschlüssiger Halteelemente (nicht gezeigt) in Lage gehalten werden.Furthermore, the catalytic converters 15, 16 and 17 and also the water throttle 37 are designed as insertion elements in the exhaust gas duct 29, which are held in position by means of positive and/or non-positive holding elements (not shown).

In 2 wird die Abgaseinführungsleitung 11 gezeigt, in die der Partikelfilter 11' geschaltet und sich zwischen Abgaskammer 18 und Abgasturbine 4 erstreckt. Gemäß 3 weist der Partikelabscheider 11' einen z.B. zylindrischen Filterkörper 45 auf, der eine erste Verbindungseinrichtung 46 zur Abgaskammer 18 der Brennkraftmaschine 1 und eine zweite Verbindungseinrichtung 47 zur Abgasturbine 4 besitzt. Der Filterkörper 45 ist mit einer Verteilerkammer 48 einem Partikelfilterelement 49 und einer Sammlerkammer 50 versehen.In 2 the exhaust gas introduction line 11 is shown, into which the particle filter 11 ′ is connected and extends between the exhaust gas chamber 18 and the exhaust gas turbine 4 . According to 3 the particle separator 11 ′ has, for example, a cylindrical filter body 45 which has a first connection device 46 to the exhaust gas chamber 18 of the internal combustion engine 1 and a second connection device 47 to the exhaust gas turbine 4 . The filter body 45 is provided with a distribution chamber 48 , a particulate filter element 49 and a collection chamber 50 .

Die 4 gibt ein Schema der Einrichtung 2 wieder. Dabei gelangt das Abgas der Brennkraftmaschine 1 in die Abgaseinführungsleitung 11, den Partikelabscheider 11' und in die Abgasturbine 4, von wo es über die Abgasentweichungsleitung 12 über die Harnstoffeinspritzvorrichtung 7 in den Abgaskanal 14 gelangt; letztere umfasst eine SCR Strecke 51 mit dem Katalysatorsystem 6. Die Harnstoffeinspritzvorrichtung 7 weist neben dem Einspritzventil 13 einen raumsparend in einem Schiff untergebrachten Harnstofftank 52 und eine von einem Steuersignal 53 beeinflussbare Pumpe 54 auf, die unter Vermittlung einer Rücklaufleitung 55 an besagten Harnstofftank 52 angeschlossen ist. Das Einspritzventil 13 mündet in eine Mischeinrichtung 55 für Abgase und Harnstoff. Nach der SCR Strecke 51 wird das weitgehend gereinigte Abgasmedium ins Wasser geleitet.The 4 shows a scheme of device 2. The exhaust gas from the internal combustion engine 1 enters the exhaust gas introduction line 11, the particle separator 11' and the exhaust gas turbine 4, from where it enters the exhaust gas channel 14 via the exhaust gas escape line 12 via the urea injection device 7; The latter includes an SCR section 51 with the catalyst system 6. In addition to the injection valve 13, the urea injection device 7 has a urea tank 52 which is accommodated in a space-saving manner in a ship and a pump 54 which can be influenced by a control signal 53 and which is connected to said urea tank 52 via a return line 55 . The injection valve 13 opens into a mixing device 55 for exhaust gases and urea. After the SCR section 51, the largely cleaned exhaust gas medium is fed into the water.

Nach 5 weist eine Brennkraftmaschine 56 wenigstens einen Hubkolben 57 auf, der unter Vermittlung von zwei Pleueln 58, 59 zwei Kurbelwellen 60, 61 antreibt. Die Kurbelwellen 60, 61 sind jeweils mit einem Zahnrad 62 und 63 verbunden, die ein Stirnradgetriebe 64 bilden und derart zusammenwirken, dass sich die Kurbelwellen 60, 61 gegenläufig synchron drehen. Diese Brennkraftmaschine 56 wird im Dieselverfahren betrieben, und sie arbeitet mit Direkteinspritzung. Schließlich dient zur Effizienzoptimierung der Brennkraftmaschine 56 eine Abgasturboladereinrichtung. Eine Brennkraftmaschine dieser Art wird in der DE 10 2011 104 496 B4 beschrieben.After 5 an internal combustion engine 56 has at least one reciprocating piston 57 which drives two crankshafts 60, 61 through the intermediary of two connecting rods 58, 59. The crankshafts 60, 61 are each connected to a gear 62 and 63, which form a spur gear 64 and interact in such a way that the crankshafts 60, 61 rotate synchronously in opposite directions. This internal combustion engine 56 is operated using the diesel method and works with direct injection. Finally, an exhaust gas turbocharger device serves to optimize the efficiency of the internal combustion engine 56 . An internal combustion engine of this type is in the DE 10 2011 104 496 B4 described.

Die Erfindung ist nicht auf eine im Dieselverfahren arbeitende Brennkraftmaschine beschränkt. Es besteht auch die Möglichkeit besagte Erfindung bei einem Ottomotor einzusetzen, dessen Luft/Kraftstoffgemisch im mageren Bereich gehalten wird.The invention is not limited to an internal combustion engine operating in the diesel process. There is also the possibility of using said invention in a gasoline engine whose air/fuel mixture is kept in the lean range.

Claims (15)

Brennkraftmaschine, die mit Luftüberschuss betrieben wird und mit einer Einrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxyden versehen ist, insbesondere eine im Dieselverfahren arbeitende Brennkraftmaschine, welche Einrichtung wenigstens einen Katalysator und eine Harnstoffeinspritzvorrichtung umfasst, wobei die Brennkraftmaschine über einen Abgasturbolader mit einer Abgasturbine und einem Verdichter verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) mit der Einrichtung (2) an bauliche Gegebenheiten eines Außenbordmotors (8) für Schiffe, Schwimmplattformen oder dgl. angepasst ist und dass einerseits die Abgasturbine (4) mit einer Abgaseinführungsleitung (11) und andererseits mit einer Abgasentweichungsleitung (12) verbunden ist, welche Abgaseinführungsleitung (11) vor der Abgasturbine mit einem Partikelabscheider (11') versehen ist und dass ein Einspritzventil (13) der Harnstoffeinspritzvorrichtung (7) nach der Abgasturbine (4) in die Einrichtung (2) eingegliedert ist, wobei ein Maschinengehäuse (10) der Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgaskanal (14) versehen ist, der an die Abgasentweichungsleitung (12) angeschlossen und zur Aufnahme von einem oder mehreren Katalysatoren (15, 16 und 17) ausgebildet ist.Internal combustion engine that is operated with excess air and is provided with a device for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides, in particular an internal combustion engine working in the diesel process, which device comprises at least one catalytic converter and a urea injection device, the internal combustion engine having an exhaust gas turbocharger with an exhaust gas turbine and a compressor , characterized in that the internal combustion engine (1) with the device (2) is adapted to the structural conditions of an outboard motor (8) for ships, swimming platforms or the like, and that on the one hand the exhaust gas turbine (4) is equipped with an exhaust gas inlet line (11) and on the other hand with an exhaust gas escape line (12), which exhaust gas introduction line (11) is provided with a particle separator (11') before the exhaust gas turbine and that an injection valve (13) of the urea injection device (7) is integrated into the device (2) after the exhaust gas turbine (4). is, wherein a machine housing (10) of the internal combustion engine (1) is provided with an exhaust duct (14) which is connected to the exhaust gas escape line (12) and designed to accommodate one or more catalytic converters (15, 16 and 17). Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaseinführungsleitung (11) an eine Abgaskammer (18) der Brennkraftmaschine (1) bzw. das Maschinengehäuse (10) angeschlossen ist, in welche Abgaskammer (18) von über Auslassventile (19, 20) der besagten Brennkraftmaschine (1) austretende Abgase einströmen.internal combustion engine claim 1 , characterized in that the exhaust gas introduction line (11) is connected to an exhaust gas chamber (18) of the internal combustion engine (1) or the machine housing (10), into which exhaust gas chamber (18) from via outlet valves (19, 20) of said internal combustion engine (1 ) escaping exhaust gases flow in. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskammer (18) sich entlang einer aufrechten ersten Begrenzungsseite (26) des Maschinengehäuses (10) erstreckt.internal combustion engine claim 2 , characterized in that the exhaust gas chamber (18) extends along an upright first boundary side (26) of the machine housing (10). Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader (3) benachbart einer im Winkel zur aufrechten oberen ersten Begrenzungsseite (26) des Maschinengehäuses (10) verlaufenden Querbegrenzungsseite (27) des Maschinengehäuses (10) angeordnet und über die Abgaseinführungsleitung (11) der Abgasturbine (4) mit der Abgaskammer (18) verbunden ist.internal combustion engine claim 2 , characterized in that the exhaust gas turbocharger (3) is arranged adjacent to a transverse delimitation side (27) of the machine housing (10) running at an angle to the upright upper first delimitation side (26) of the machine housing (10) and via the exhaust gas inlet line (11) of the exhaust gas turbine (4) is connected to the exhaust chamber (18). Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasentweichungsleitung (12) der Abgasturbine (4) mit einem ersten Kanalabschnitt (28) eines aufrechten Abgaskanals (29) der Brennkraftmaschine (1) bzw. des Maschinengehäuses (10) verbunden ist, welcher Abgaskanal (29) sich benachbart einer aufrechten zweiten Begrenzungsseite (30) des Maschinengehäuses (10) erstreckt, die mit Abstand zur aufrechten ersten Begrenzungsseite (26) verläuft.internal combustion engine claim 4 , characterized in that the exhaust gas escape line (12) of the exhaust gas turbine (4) is connected to a first duct section (28) of an upright exhaust gas duct (29) of the internal combustion engine (1) or the engine housing (10), which exhaust gas duct (29) is adjacent an upright second boundary side (30) of the machine housing (10), which extends at a distance from the upright first boundary side (26). Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanalabschnitt (28) des Abgaskanals (29) zur Aufnahme zumindest eines ersten Katalysators (15) ausgebildet ist.internal combustion engine claim 5 , characterized in that the first channel section (28) of the exhaust gas channel (29) is designed to accommodate at least one first catalytic converter (15). Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kanalabschnitt (28) der erste Katalysator (15) und ein zweiter Katalysator (16) angeordnet sind.Internal combustion engine according to claims 5 and 6 , characterized in that in the first channel section (28) of the first catalyst (15) and a second catalyst (16) are arranged. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (29) in einem an das Maschinengehäuse (10) anschließenden Antriebswellengehäuse mit einem zweiten Kanalabschnitt (34) fortgeführt ist, der sich unterhalb einer ersten Ebene (31) erstreckt, welche Ebene (31) rechtwinkelig zur Abgaskammer (18) und zum Abgaskanal (29) verläuft.internal combustion engine claim 5 , characterized in that the exhaust gas duct (29) is continued in a drive shaft housing adjoining the machine housing (10) with a second duct section (34) which extends below a first plane (31), which plane (31) is perpendicular to the exhaust gas chamber ( 18) and to the exhaust duct (29). Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Kanalabschnitt (34) oberhalb einer Wasserlinie (35) ein dritter Katalysator (17) eingebaut ist, wobei unterhalb der Wasserlinie (35) in dem zweite Kanalabschnitt (34) eine Wasserdrossel (36) gegen Rückströmen von Wasser in besagten dritten Katalysator (17) vorgesehen ist.internal combustion engine claim 8 , characterized in that a third catalytic converter (17) is installed in the second channel section (34) above a water line (35), with a water throttle (36) below the water line (35) in the second channel section (34) to prevent water from flowing back is provided in said third catalytic converter (17). Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskanal (29) mit einem dritten Kanalabschnitt (37) versehen ist, der in einem Getriebegehäuse (38) angeordnet ist, welches Getriebegehäuse (38) sich unterhalb einer zweiten Ebene erstreckt, die mit parallelem Abstand zur ersten Ebene (31) des Maschinengehäuses (10) verläuft, wobei über den dritten Kanalabschnitt (37) weitgehend gereinigtes Medium ins Wasser gefördert wird.Internal combustion engine according to claims 5 and 8th , characterized in that the exhaust gas duct (29) is provided with a third duct section (37) which is arranged in a transmission housing (38), which transmission housing (38) extends below a second plane which is spaced parallel to the first plane ( 31) of the machine housing (10), with largely cleaned medium being conveyed into the water via the third channel section (37). Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kanalabschnitt (37) von einem aufrechten Teilkanalabschnitt (39) über einen Bogenabschnitt (40) in einen horizontalen Teilkanalabschnitt (41) übergeht.internal combustion engine claim 10 , characterized in that the third channel section (37) transitions from an upright partial channel section (39) via a curved section (40) into a horizontal partial channel section (41). Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der horizontale Teilkanalabschnitt (41) des dritten Kanalabschnitts (37) eine Austrittsöffnung (42) für das gereinigte Medium aufweist.internal combustion engine claim 11 , characterized in that the horizontal partial channel section (41) of the third channel section (37) has an outlet opening (42) for the cleaned medium. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (42) benachbart einer Schiffsschraube (43) des Außenbordmotors (8) vorgesehen ist.internal combustion engine claim 12 , characterized in that the outlet opening (42) is provided adjacent to a propeller (43) of the outboard motor (8). Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil (13) der Harnstoffeinspritzvorrichtung (7) im Bereich des ersten Kanalabschnitt (28) des Abgaskanals (29) wirksam ist.internal combustion engine claim 5 , characterized in that the injection valve (13) of the urea injection device (7) in the region of the first channel section (28) of the exhaust gas channel (29) is effective. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Katalysatoren (15, 16, und 17) als Einschubelemente in den Abgaskanal (29) ausgebildet sind die mittels form- und/oder kraftschlüssigen Halteeinrichtungen in Lage gehalten werden.Internal combustion engine according to one of Claims 5 until 14 , characterized in that at least the catalytic converters (15, 16 and 17) are designed as insertion elements in the exhaust gas duct (29) which are held in position by means of positive and/or non-positive holding devices.
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