DE102019209301A1 - Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung - Google Patents

Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung Download PDF

Info

Publication number
DE102019209301A1
DE102019209301A1 DE102019209301.9A DE102019209301A DE102019209301A1 DE 102019209301 A1 DE102019209301 A1 DE 102019209301A1 DE 102019209301 A DE102019209301 A DE 102019209301A DE 102019209301 A1 DE102019209301 A1 DE 102019209301A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow path
exhaust gas
ring
metal foils
outer tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019209301.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Rolf Brück
Peter Hirth
Sven Schepers
David Odenthal
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Priority to DE102019209301.9A priority Critical patent/DE102019209301A1/de
Priority to JP2021576955A priority patent/JP7284300B2/ja
Priority to PCT/EP2020/067594 priority patent/WO2020260337A1/de
Priority to KR1020227001857A priority patent/KR20220048466A/ko
Priority to EP20735117.2A priority patent/EP3990760A1/de
Priority to CN202080043233.3A priority patent/CN114008308A/zh
Publication of DE102019209301A1 publication Critical patent/DE102019209301A1/de
Priority to US17/553,065 priority patent/US20220105465A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/02—Metallic plates or honeycombs, e.g. superposed or rolled-up corrugated or otherwise deformed sheet metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/38—Honeycomb supports characterised by their structural details flow channels with means to enhance flow mixing,(e.g. protrusions or projections)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/22—Inlet and outlet tubes being positioned on the same side of the apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/24—Concentric tubes or tubes being concentric to housing, e.g. telescopically assembled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/2026—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, insbesondere ein Ringkatalysator (1), mit einer ersten rohrförmigen Strömungsstrecke (8), mit einer Umlenkkammer und mit einer zweiten ringförmigen Strömungsstrecke (2), wobei die rohrförmige Strömungsstrecke (8) in radialer Richtung nach außen durch ein Innenrohr begrenzt ist und die zweite ringförmige Strömungsstrecke (2) in radialer Richtung nach innen durch das Innenrohr und nach außen durch ein Außenrohr begrenzt ist und die Umlenkkammer zur Umlenkung des Abgasstroms aus der rohrförmigen Strömungsstrecke (8) in die ringförmige Strömungsstrecke (2) ausgebildet ist, wobei der Ringkatalysator (1) zumindest einen ringförmigen Trägerkörper (3, 6) aufweist, welcher mit einer katalytisch aktiven Beschichtung beaufschlagt ist und in der ringförmigen Strömungsstrecke (2) angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, insbesondere ein Ringkatalysator, mit einer ersten rohrförmigen Strömungsstrecke, mit einer Umlenkkammer und mit einer zweiten ringförmigen Strömungsstrecke, wobei die rohrförmige Strömungsstrecke in radialer Richtung nach außen durch ein Innenrohr begrenzt ist und die zweite ringförmige Strömungsstrecke in radialer Richtung nach innen durch das Innenrohr und nach außen durch ein Außenrohr begrenzt ist und die Umlenkkammer zur Umlenkung des Abgasstroms aus der rohrförmigen Strömungsstrecke in die ringförmige Strömungsstrecke ausgebildet ist.
  • Stand der Technik
  • Um eine möglichst schnelle und effiziente Abgasnachbehandlung sicherzustellen ist es notwendig die sogenannte Light-Off Temperatur, ab welcher die katalytisch aktiven Beschichtungen auf den Trägerkörpern von Katalysatoren ihre volle Wirkung entfalten, schnellstmöglich zu erreichen. Die chemische Umsetzung der jeweiligen Schadstoffe aus den Abgasen eines Verbrennungsmotors an den Katalysatoren kann erst beginnen, wenn diese Temperatur erreicht ist. Daher werden Katalysatoren vorteilhafterweise nahe an der Quelle der Abgase angeordnet, um möglichst schnell hohe Abgastemperaturen, und damit auch hohe Temperaturen an den Katalysatoren selbst zu erzeugen.
  • Alternativ zur nahen Positionierung an der Abgasquelle, beispielsweise direkt hinter einem Turbolader, welcher durch das Abgas eines Verbrennungsmotors angetrieben wird, oder zusätzlich dazu, können elektrisch beheizte Komponenten eingesetzt werden, um die Abgastemperatur durch die elektrische Zuheizung zu erhöhen.
  • Nachteilig bei der Anordnung von Katalysatoren direkt hinter einem Turbolader ist insbesondere, dass die Strömungsverteilung über den Querschnitt der vom Abgas durchströmten Strecke unmittelbar hinter einem Turbolader nicht optimal ist, wodurch auch die Abgasnachbehandlung in einem nachfolgenden Katalysator nicht optimal sein kann.
  • Insbesondre bei Verwendung eines sogenannten Ringkatalysators, welcher zuerst eine rohrförmige Strömungsstrecke aufweist, gefolgt von einer Umlenkkammer und anschließend eine ringförmigen Strömungsstrecke aufweist, kommt es zu einer weiteren Temperaturabsenkung zumindest im Bereich der rohrförmigen Strömungsstrecke und der Umlenkkammer, so dass die Abgastemperatur an dem eigentlichen Katalysatorträger deutlich niedriger ist. Dem Vorteil einer besseren Durchmischung innerhalb der rohrförmigen Strömungsstrecke des Ringkatalysators steht somit das Absinken der Abgastemperatur gegenüber.
  • Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
  • Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung zu schaffen, welche sowohl zu einer verbesserten Durchmischung des strömenden Abgases führt als auch zu einem weniger starken Absinken der Abgastemperatur oder sogar zu einer aktiven Erhöhung der Abgastemperatur.
  • Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, insbesondere ein Ringkatalysator, mit einer ersten rohrförmigen Strömungsstrecke, mit einer Umlenkkammer und mit einer zweiten ringförmigen Strömungsstrecke, wobei die rohrförmige Strömungsstrecke in radialer Richtung nach außen durch ein Innenrohr begrenzt ist und die zweite ringförmige Strömungsstrecke in radialer Richtung nach innen durch das Innenrohr und nach außen durch ein Außenrohr begrenzt ist und die Umlenkkammer zur Umlenkung des Abgasstroms aus der rohrförmigen Strömungsstrecke in die ringförmige Strömungsstrecke ausgebildet ist, wobei der Ringkatalysator zumindest einen ringförmigen Trägerkörper aufweist, welcher mit einer katalytisch aktiven Beschichtung beaufschlagt ist und in der ringförmigen Strömungsstrecke angeordnet ist.
  • Der grundsätzliche Aufbau eines Ringkatalysators ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die wesentlichen Merkmale sind die rohrförmige Strömungsstrecke im Zentrum des Ringkatalysators, welche insbesondere eine verbesserte Durchmischung der Abgasströmung ermöglicht. Im Falle eines Dieselmotors als Abgasquelle, kann diese Strömungsstrecke beispielsweise zur Vermischung des Abgases mit einer verdampften Harnstofflösung genutzt werden, um nachfolgend eine geleichmäßigere Beaufschlagung der katalytisch aktiven Trägerkörper der im Ringkatalysator angeordneten Katalysatoren zu ermöglichen.
  • Aus der rohrförmigen Strömungsstrecke strömt das Abgas durch eine Umlenkkammer, in welcher das Abgas radial nach außen umgelenkt wird und schließlich in einer der Strömung in der rohrförmigen Strömungsstrecke entgegengesetzten Strömungsrichtung durch die ringförmige Strömungsstrecke strömt. Ringkatalysatoren zeichnen sich insbesondere durch ihre kurze Baulänge im Vergleich zur tatsächlichen Länge der Strömungsstecke im Inneren aus.
  • In den Strömungsstrecken können unterschiedlichste Katalysatoren angeordnet sein, die je nach Art des Abgases auf die Umsetzung von unterschiedlichen Bestandteilen des Abgases ausgelegt sind.
  • Die Trägerkörper der Katalysatoren können beispielswiese metallisch sein und aus gestapelten und aufgewickelten Metallfolien gebildet sein. Auch der Einsatz von beschichteten keramischen Werkstoffen ist vorsehbar.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Trägerkörper aus einer Mehrzahl von Metallfolien erzeugt ist, und zwischen den Metallfolien eine Mehrzahl von Strömungskanälen ausbildet, die entlang der Strömungsrichtung durchströmbar sind. Die Mehrzahl an Strömungskanälen ist vorteilhaft, um eine möglichst große aktive Oberfläche zu erzeugen, die von dem Abgas überströmt werden kann.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest einzelne der Metallfolien Aussparungen aufweisen, wodurch Überströmpassagen zwischen zueinander benachbarten Strömungskanälen ausgebildet werden. Aussparungen können beispielweise Lochungen in den Metallfolien sein. Auch können eingestanzte Ausformungen und Profile an den Rändern der Aussparungen vorgesehen sein, welche ein Überströmen des Abgases zwischen zueinander benachbarten Strömungskanälen fördert.
  • Durch die Aussparungen wird zusätzlich im Wesentlichen eine Reduktion der thermischen Masse des Trägerkörpers erreicht, wodurch eine Aufheizung des Trägerkörpers auf die Light-Off Temperatur beschleunigt wird.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper aus zumindest teilweise strukturierten Metallfolien und glatten Metallfolien ausgebildet ist, die aufeinandergestapelt und aufgewickelt sind. Dies ist vorteilhaft, da das Erzeugen von Trägerkörpern auf diese Weise weithin bekannt ist und somit auf einfache Weise eine Vielzahl an unterschiedlichen und auf den jeweiligen Anwendungszweck ausgerichteten Trägerkörpern herstellbar ist.
  • Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Aussparungen in den Metallfolien an dem der Umlenkkammer zugewandten Endbereich des Trägerkörpers angeordnet sind. Dies ist vorteilhaft, da insbesondere an dem Bereich des Trägerkörpers, an welchem das Abgas in die Strömungskanäle einströmt eine niedrige Wärmekapazität zu einer schnellen Erwärmung führt. Somit wird sichergestellt, dass die Light-Off Temperatur schnellstmöglich erreicht wird.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn in der ringförmigen Strömungsstrecke eine elektrisch beheizbare Heizscheibe angeordnet ist. Eine elektrisch beheizbare Heizscheibe kann beispielsweise ebenfalls ein metallischer Trägerkörper sein, der aus Metallfolien gebildet ist. Zusätzlich weist die Heizscheibe einen oder mehrere elektrische Leiter auf, die mit einer Spannungsquelle verbunden sind und so unter Ausnutzung des elektrischen Widerstandes zu einer Aufheizung des Trägerkörpers beitragen können. Die elektrischen Leiter können zwischen die Metallfolien des Trägerkörpers gewickelt werden oder beispielswese an der Anströmseite der Heizscheibe befestigt werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die elektrisch beheizbare Heizscheibe in Strömungsrichtung des Abgases dem Trägerkörper vorgelagert ist. Dies ist vorteilhaft, um eine Temperaturerhöhung am strömenden Abgas möglichst vor dem katalytisch aktiven Trägerkörper zu erreichen.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn das Außenrohr des Ringkatalysators oder der Mantel, in welchem das Außenrohr aufgenommen ist, ein Heizelement aufweist. Ein solches Heizelement dient insbesondere dazu den Ringkatalysator von außen zu erhitzen und durch die Wärmestrahlung Energie von dem Mantel und/oder dem Außenrohr auf das Abgas zu übertragen.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Heizelement durch eine Heizschlange gebildet ist, welche um den Mantel oder das Außenrohr gewickelt ist. Eine Heizschlange kann vorteilhaft durch einen stromdurchflossenen Leiter gebildet sein, der um das Außenrohr oder den Mantel gewickelt ist. Auf diese Weise kann das Außenrohr beziehungsweise der Mantel gezielt bedarfsgerecht aufgeheizt werden und die Wärme über die Wärmestrahlung und die Wärmeleitung im Inneren an das strömende Abgas und/oder den Trägerkörper abgegeben werden
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Heizelement durch eine Mehrzahl von Heizvorrichtungen gebildet ist, welche entlang des Umfangs des Mantels oder des Außenrohres verteilt angeordnet sind. Es können beispielsweise PTC-Heizelement vorgesehen sein, die am Außenrohr oder dem Mantel verteilt angeordnet sind und so eine Beheizung der jeweiligen Struktur erzeugen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine Schnittansicht durch einen Ringkatalysator, wobei der Trägerkörper in der ringförmigen Strömungsstrecke an seiner Einströmseite eine Lochung aufweist,
    • 2 eine Schnittansicht durch einen Ringkatalysator, wobei dem ringförmigen Trägerkörper in Strömungsrichtung betrachtet eine Heizscheibe vorgelagert ist, und
    • 3 eine Schnittansicht durch einen Ringkatalysator, wobei um das Außenrohr eine Heizschlange gewickelt ist.
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Die 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Ringkatalysator 1, wobei der in der ringförmigen Strömungsstrecke 2 angeordnete Trägerkörper 3 an seiner Gaseinströmseite 4 mehrere Aussparungen 5 aufweist. Durch die Aussparungen 5, die beispielsweise in die einzelnen Metallfolien, aus denen der Trägerkörper 3 gebildet ist, eingebracht sind, kann die Wärmekapazität des Trägerkörpers 3 reduziert werden, wodurch eine schnellere Aufheizung und somit ein schnelleres Erreichen der Light-Off Temperatur möglich ist.
  • 2 zeigt einen Ringkatalysator 1, wie er bereits in 1 gezeigt wurde. Dem Trägerkörper 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine elektrisch beheizbare Heizscheibe 7 vorgelagert.
  • Die Heizscheibe 7 kann vollständig in der ringförmigen Strömungsstrecke 2 angeordnet sein, oder aber auch etwas davor in der Umlenkkammer und durch die eigene Struktur sowohl die rohrförmige Strömungsstrecke 8 als auch die ringförmige Strömungsstrecke 2 verlängern.
  • Die Heizscheibe 7 kann über eine nicht gezeigte elektrische Kontaktierung mit einer Spannungsquelle verbunden werden und so elektrisch beheizt werden.
  • Die 3 zeigt einen Ringkatalysator 1 wie in den vorausgegangenen 1 und 2, wobei nun eine Heizschlange 9 um das Außenrohr beziehungsweise den Außenmantel des Ringkatalysators 1 gewickelt ist. Diese Heizschlange 9 kann beispielsweise durch einen Heizleiter gebildet sein.
  • Wie in 3 gezeigt kann die Heizschlange 9 entlang der gesamten axialen Erstreckung der ringförmigen Strömungsstrecke 2 angeordnet sein, so dass über die gesamte Länge eine Beheizung von außen erreicht wird. Alternativ kann auch nur ein Teilbereich von der Heizschlange umwickelt sein. Insbesondere die Gaseintrittsseite des Trägerkörpers 3 ist in einem solchen Fall umwickelt.
  • Die unterschiedlichen Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch untereinander kombiniert werden. So können die in den 1, 2 und 3 gezeigten Merkmale auch in einem gemeinsamen Ausführungsbeispiel vereint werden, so dass die Heizschlange am Außenrohr mit der elektrischen Heizscheibe und den Aussparungen in den Metallfolien des Trägerkörpers zusammenwirkt. Auch jede andere Kombination der einzelnen Ausführungsbeispiele ist erfindungsgemäß möglich.
  • Die Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung, insbesondere ein Ringkatalysator (1), mit einer ersten rohrförmigen Strömungsstrecke (8), mit einer Umlenkkammer und mit einer zweiten ringförmigen Strömungsstrecke (2), wobei die rohrförmige Strömungsstrecke (8) in radialer Richtung nach außen durch ein Innenrohr begrenzt ist und die zweite ringförmige Strömungsstrecke (2) in radialer Richtung nach innen durch das Innenrohr und nach außen durch ein Außenrohr begrenzt ist und die Umlenkkammer zur Umlenkung des Abgasstroms aus der rohrförmigen Strömungsstrecke (8) in die ringförmige Strömungsstrecke (2) ausgebildet ist, d a dur c h g e k e n n - z e ich n e t , dass der Ringkatalysator (1) zumindest einen ringförmigen Trägerkörper (3, 6) aufweist, welcher mit einer katalytisch aktiven Beschichtung beaufschlagt ist und in der ringförmigen Strömungsstrecke (2) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (3, 6) aus einer Mehrzahl von Metallfolien erzeugt ist, und zwischen den Metallfolien eine Mehrzahl von Strömungskanälen ausbildet, die entlang der Strömungsrichtung durchströmbar sind.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Metallfolien Aussparungen (5) aufweisen, wodurch Überströmpassagen zwischen zueinander benachbarten Strömungskanälen ausgebildet werden.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (3, 6) aus zumindest teilweise strukturierten Metallfolien und glatten Metallfolien ausgebildet ist, die aufeinandergestapelt und aufgewickelt sind.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (5) in den Metallfolien an dem der Umlenkkammer zugewandten Endbereich (4) des Trägerkörpers (3) angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ringförmigen Strömungsstrecke (2) eine elektrisch beheizbare Heizscheibe (7) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch beheizbare Heizscheibe (7) in Strömungsrichtung des Abgases dem Trägerkörper (3, 6) vorgelagert ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr des Ringkatalysators (1) oder der Mantel, in welchem das Außenrohr aufgenommen ist, ein Heizelement aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement durch eine Heizschlange (9) gebildet ist, welche um den Mantel oder das Außenrohr gewickelt ist.
  10. Vorrichtung nach 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement durch eine Mehrzahl von Heizvorrichtungen gebildet ist, welche entlang des Umfangs des Mantels oder des Außenrohres verteilt angeordnet sind.
DE102019209301.9A 2019-06-26 2019-06-26 Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung Pending DE102019209301A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019209301.9A DE102019209301A1 (de) 2019-06-26 2019-06-26 Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
JP2021576955A JP7284300B2 (ja) 2019-06-26 2020-06-24 排ガス後処理のための装置
PCT/EP2020/067594 WO2020260337A1 (de) 2019-06-26 2020-06-24 Vorrichtung zur abgasnachbehandlung
KR1020227001857A KR20220048466A (ko) 2019-06-26 2020-06-24 배기가스 후처리 디바이스
EP20735117.2A EP3990760A1 (de) 2019-06-26 2020-06-24 Vorrichtung zur abgasnachbehandlung
CN202080043233.3A CN114008308A (zh) 2019-06-26 2020-06-24 用于排气后处理的设备
US17/553,065 US20220105465A1 (en) 2019-06-26 2021-12-16 Exhaust gas aftertreatment device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019209301.9A DE102019209301A1 (de) 2019-06-26 2019-06-26 Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019209301A1 true DE102019209301A1 (de) 2020-12-31

Family

ID=71266639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019209301.9A Pending DE102019209301A1 (de) 2019-06-26 2019-06-26 Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220105465A1 (de)
EP (1) EP3990760A1 (de)
JP (1) JP7284300B2 (de)
KR (1) KR20220048466A (de)
CN (1) CN114008308A (de)
DE (1) DE102019209301A1 (de)
WO (1) WO2020260337A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4056817A1 (de) 2021-03-12 2022-09-14 Volkswagen AG Abgasnachbehandlungssystem und verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997001387A1 (de) * 1995-06-28 1997-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und einrichtung zum katalytischen reinigen des abgases aus einer verbrennungsanlage
US20100212301A1 (en) * 2008-12-17 2010-08-26 Korneel De Rudder Flow Device for an Exhaust System
DE102017111125A1 (de) * 2017-05-22 2018-11-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1307684A (en) * 1969-09-16 1973-02-21 August P Apparatus for the combustion of exhaust gases from internal com bustion of exhaust gases from internal combustion engines
EP0468955A1 (de) * 1989-04-17 1992-02-05 Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH Dieselrussfilter mit zusätzlicher einrichtung zur reduktion von stickoxyden und/oder oxydation von kohlenmonoxyd
JPH04131138A (ja) * 1990-09-19 1992-05-01 Calsonic Corp 金属触媒担体の製造方法
US5569455A (en) * 1992-06-10 1996-10-29 Shimadzu Corporation Exhaust gas catalytic purifier construction
JP2983429B2 (ja) * 1994-02-25 1999-11-29 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気ガス浄化装置
JP2002070534A (ja) * 2000-06-16 2002-03-08 Matsumoto Giken Kk ディーゼルエンジン排ガスの粒子状物質除去装置
WO2004063540A1 (de) * 2003-01-14 2004-07-29 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Platzsparende abgasnachbehandlungseinheit mit ineinanderliegenden hin- und rückströmbereichen bei gleichseitigem gasein- und -austritt
US8015802B2 (en) * 2004-11-25 2011-09-13 Komatsu Ltd. Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US7614215B2 (en) * 2006-09-18 2009-11-10 Cummins Filtration Ip, Inc. Exhaust treatment packaging apparatus, system, and method
US8292987B2 (en) * 2007-09-18 2012-10-23 GM Global Technology Operations LLC Inductively heated particulate matter filter regeneration control system
GB0721528D0 (en) * 2007-11-02 2007-12-12 T Baden Hardstaff Ltd Exhaust system
DE102010034705A1 (de) * 2010-08-18 2012-02-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Kompakte Abgasbehandlungseinheit mit Reaktionsmittelzugabe
EP2453113B1 (de) * 2010-11-10 2015-03-11 Volvo Car Corporation Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
DE102011015512A1 (de) * 2011-03-30 2012-10-04 Dif Die Ideenfabrik Gmbh Kompakte Abgasbehandlungseinheit mit Mischbereich und Verfahren zur Vermischung eines Abgases
JP2016186229A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 ダイハツ工業株式会社 排気ガス浄化装置
CN208380672U (zh) * 2018-06-11 2019-01-15 吉林大学 一种发动机三效催化转化器快速起燃装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997001387A1 (de) * 1995-06-28 1997-01-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und einrichtung zum katalytischen reinigen des abgases aus einer verbrennungsanlage
US20100212301A1 (en) * 2008-12-17 2010-08-26 Korneel De Rudder Flow Device for an Exhaust System
DE102017111125A1 (de) * 2017-05-22 2018-11-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4056817A1 (de) 2021-03-12 2022-09-14 Volkswagen AG Abgasnachbehandlungssystem und verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
DE102021106096A1 (de) 2021-03-12 2022-09-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220048466A (ko) 2022-04-19
EP3990760A1 (de) 2022-05-04
CN114008308A (zh) 2022-02-01
JP7284300B2 (ja) 2023-05-30
JP2022537838A (ja) 2022-08-30
WO2020260337A1 (de) 2020-12-30
US20220105465A1 (en) 2022-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3473827B1 (de) Mischanordnung
EP1830042B1 (de) Statischer Mischer und Abgasbehandlungseinrichtung
DE102019101603A1 (de) Heizorgan mit vereinfachter Handhabung für eine Fahrzeugabgasreinigungsvorrichtung
EP2836687B1 (de) Elektrischer anschluss von mehreren blechlagen eines elektrisch beheizbaren wabenkörpers und zugehöriger wabenkörper
EP2027372B1 (de) Nebenstromfilter mit verbessertem filterwirkungsgrad
DE102016107213A1 (de) Abgasanlage, insbesondere für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs
DE10329000A1 (de) Abgasnachbehandlungsanlage mit einem Gegenstromgehäuse, sowie entsprechendes Verfahren zur Abgasnachbehandlung
EP4023864B1 (de) Elektrische abgasheizeinheit
DE102017111125A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor
DE202011000703U1 (de) Heizmodul für eine Abgasreinigungsanlage
WO1990012951A1 (de) Elektrisch leitfähiger wabenkörper mit mechanisch belastbaren elektrisch isolierenden zwischenschichten
EP3500737B1 (de) Komponente eines abgassystems und verfahren zur abgasnachbehandlung
EP3990760A1 (de) Vorrichtung zur abgasnachbehandlung
EP4073359A1 (de) Vorrichtung zur abgasnachbehandlung mit einer ringförmigen heizscheibe
DE102018204903B4 (de) Vorrichtung zur Nachbehandlung von Abgasen
EP3674523A1 (de) Abgasnachbehandlungssystem für einen verbrennungsmotor
EP3954881B1 (de) Abgasheizanordnung
EP3214284B1 (de) Abgasanlage, insbesondere für eine brennkraftmaschine eines fahrzeugs
WO2000046548A1 (de) Brenner, insbesondere für heizungsanlagen
DE102018214929B4 (de) Katalysator mit metallischem Wabenkörper
EP0203976B1 (de) Einrichtung zum katalytischen verbrennen, insbesondere nachbrennen von gasen, abgasen, rauchgasen oder ähnlichen brennbaren substanzen
DE102019106372A1 (de) Heizorgan zur Abgasreinigung und Reinigungsvorrichtung mit einem derartigen Reinigungsorgan
DE102019209298A1 (de) Ringkatalysator mit Heizelement
DE102008041045A1 (de) Infrarot-Strahler
WO2013037689A1 (de) Thermoelektrischer generator mit kompaktem aufbau

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CPT GROUP GMBH, 30165 HANNOVER, DE

R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE