DE112015003236T5

DE112015003236T5 - Abgasnachbehandlungssystem und Fahrzeug mit einem derartigen Abgasnachbehandlungssystem

Info

Publication number: DE112015003236T5
Application number: DE112015003236.3T
Authority: DE
Inventors: Ali Saramat; Hanna Lind; Klas Eurenius; Ulf Nylén; Sandra Dahlin; Henrik Eriksson; Marita Nilsson
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2017-04-20
Also published as: CN106574531A; WO2016024903A1; SE538254C2; SE1450943A1; CN106574531B

Abstract

Ein Abgasnachbehandlungssystem (1) für ein Fahrzeug (100) umfasst eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (3) und einen Abgaskanal (4), der zwischen dem Verbrennungsmotor (2) des Fahrzeugs und der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist. Wenigstens ein längliches Element (9) ist im Abgaskanal angeordnet, um chemische Giftstoffe einzufangen, die andernfalls einen Katalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung deaktivieren können.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasnachbehandlungssystem für Abgase aus einem Verbrennungsmotor, wobei ein derartiges Abgasnachbehandlungssystem eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst, die wenigstens einen Katalysator umfasst, der dazu ausgestaltet ist, Abgase zu reinigen, beispielsweise eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die wenigstens einen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) und einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) umfasst. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und ein Abgasnachbehandlungssystem umfasst.
HINTERGRUND
Ein Verbrennungsmotor verbrennt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff, um Antriebsmoment zu erzeugen. Der Verbrennungsprozess erzeugt Abgase, die aus dem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden. Diese Abgase werden über eine Abgasleitung zu einem Abgasauslass geleitet, der am nachgeschalteten Ende der Abgasleitung angeordnet ist, aus welcher die Abgase in die Umwelt ausgestoßen werden. Die Abgase aus dem Verbrennungsmotor enthalten unter anderem Stickabgase (NO_x), Kohlendioxid (CO₂), Kohlenmonoxid (CO) und Partikel. NO_x ist ein allgemein üblicher Gattungsbegriff zur Beschreibung der Stickabgase, die hauptsächlich Stickstoffoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO₂) umfassen. Bevor das Abgas in die Umwelt über den Abgasauslass der Abgasleitung ausgestoßen wird, wird verursacht, dass das Abgas durch eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die in der Abgasleitung angeordnet ist, strömt, wobei die Nachbehandlungsvorrichtung normalerweise einen oder mehrere Katalysatoren, einen oder mehrere Partikelfilter für die Reinigung der Abgase und potenziell ein Schalldämpfungselement, das die Geräusche, die durch die Abgase verursacht werden, dämpft, umfasst. Die Abgase werden von dem Verbrennungsmotor zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung über einen Abgaskanal geleitet.
Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst normalerweise einen Dieseloxidationskatalysator (DOC-Katalysator), der hauptsächlich dazu ausgestaltet ist, Kohlenwasserstoffe zu oxidieren, aber auch Kohlenmonoxid und Stickstoffmonoxid.
Ferner umfasst das Abgasbehandlungssystem normalerweise einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR-Katalysator), in welchem ein Reduktionsmittel und NO_x reagieren können und zu Stickstoff und Wasser umgewandelt werden können, wodurch die Menge an NO_x verringert wird, die in die Atmosphäre ausgestoßen wird. Das Reduktionsmittel ist normalerweise eine auf Harnstoff basierende Lösung, wie z. B. Adblue^®, und wird in die Abgasleitung dem SCR-Katalysator vorgeschaltet eingespritzt. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst normalerweise auch einen oder mehrere Dieselpartikelfilter (beispielsweise einen katalytisch beschichteten Rußfilter, katalysierter Rußfilter (CSF, Catalysed Soot Filter)), um z. B. Rußpartikel einzufangen und zu oxidieren. Andere Arten von Katalysatoren können auch in einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung verwendet werden, z. B. ein Ammoniakschlupfkatalysator (ASC).
Die verschiedenen Bauteile der Abgasnachbehandlungsvorrichtung sind innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet, das gasdicht ist, mit Ausnahme eines Abgaseinlasses, der in dem Gehäuse angeordnet ist, mit welchem der Abgaskanal aus dem Verbrennungsmotor verbunden ist, eines Abgasauslasses, aus welchem die gereinigten Abgase weiter in die umgebende Atmosphäre über den Abgasleitungsauslass geleitet werden können, und potenziellen Verbindungen zum Zuführen und Entfernen von Zusammensetzungen, die in den verschiedenen Bauteilen verwendet werden, wie z. B. einer auf Harnstoff basierenden Lösung für den SCR.
Der Diesel-Oxidationskatalysator ist oftmals einem SCR-Katalysator vorgeschaltet angeordnet, um somit Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickstoffmonoxid zu oxidieren, bevor diese den SCR-Katalysator erreichen, da sie anderenfalls die Leistung des SCR-Katalysators beeinflussen können. Es ist in der Tat üblich, dass der Diesel-Oxidationskatalysator das erste Bauteil in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist. Daher wird der Diesel-Oxidationskatalysator oftmals für eine große Menge an Substanzen und Verbindungen freigelegt, die eine Vergiftung und Deaktivierung des Diesel-Oxidationskatalysators verursachen können. Bei Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, bei welchen der Diesel-Oxidationskatalysator nicht der erste Katalysator in der Vorrichtung ist, ist der erste Katalysator, der den Abgasen ausgesetzt ist, natürlich derjenige, der der größten Last an chemischen Giftstoffen in den Abgasen ausgesetzt ist.
Eine Schwefelvergiftung des Diesel-Oxidationskatalysators ist ein bekanntes Problem innerhalb des technischen Bereichs. Die Lösung für dieses Problem besteht normalerweise darin, die Temperatur der Abgase vorübergehend zu erhöhen, so dass sich die Schwefelbeschichtung auflöst oder zersetzt. Der Stand der Technik sieht auch vor, Schwefel einzufangen, bevor er den Diesel-Oxidationskatalysator erreicht, durch Anordnen eines geeigneten Bauteils für diesen Zweck in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
Die US 2009/0107121 A1 beschreibt ein Abgasnachbehandlungssystem, das einen Katalysator umfasst, der wie eine SO_x-Falle, ein Oxidationskatalysator, ein Partikelfilter und ein NO_x-SCR-Katalysator arbeitet. Der Katalysator, der wie eine SO_x-Falle arbeitet, besteht aus einer Wabenstruktur mit mehreren Durchgängen, die sich in axialer Richtung des Katalysators erstrecken. Ferner weist dieser Katalysator eine Beschichtung auf, die beispielsweise ein Alkali-Metall umfasst, auf welchem ein Edelmetall angeordnet ist. Es besteht das Risiko, dass ein derartiger Katalysator, der wie eine SO_x-Falle arbeitet, den Druckabfall im Abgasnachbehandlungssystem erhöhen kann. Ein erhöhter Rückdruck der Abgase erhöht die Last auf den Motor, was wiederum zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt.
Die US 3,429,656 beschreibt ein Abgasbehandlungssystem für Fahrzeuge, bei welchem Abgase, die aus dem Motor ausströmen, in eine Kammer geleitet werden, die ein perforiertes inneres Rohr umfasst, das die Abgase verteilt und die Abgase in radialer Richtung durch Material leitet, das dazu fähig ist, Schwefeldioxid aus den Abgasen einzufangen. Jedoch erhöht diese Lösung auch den Druckabfall der Abgase in einem Abgasnachbehandlungssystem.
Zusätzlich zum Schwefel treten auch andere Substanzen auf, die sich im Diesel-Oxidationskatalysator ansammeln können und die nicht durch eine erhöhte Temperatur entfernt werden können. Es hat sich gezeigt, dass Phosphor insbesondere problematisch in Abgasnachbehandlungssystemen des Stands der Technik ist, da phosphorhaltige Verbindungen den Diesel-Oxidationskatalysator vergiften und/oder deaktivieren. Phosphor ist beispielsweise in bestimmten Kraftstoffen, wie z. B. in Biokraftstoffen, vorhanden, oder wird als Zusatz in bestimmten Motorölen verwendet, und kann daher auch in den Abgasen aus dem Verbrennungsmotor vorhanden sein. Post-mortem-Analysen von Diesel-Oxidationskatalysatoren, in welchen Biokraftstoffe verwendet wurden, weisen darauf hin, dass sich große Mengen an Giftstoffen, wie z. B. Phosphor, in dem Diesel-Oxidationskatalysator angesammelt hatten.
Eine Vergiftung und/oder Deaktivierung des Diesel-Oxidationskatalysators führt zu einer schlechteren Leistung des Diesel-Oxidationskatalysators, und beeinflusst auf längere Sicht hin auch nachfolgende Bauteile im Abgasnachbehandlungssystem.
Da die verschiedenen Katalysatoren oftmals in zusätzlichen Bauteilen in einer gemeinsamen Einheit integriert sind, z. B. einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung wie zuvor beschrieben, ist es nicht einfach, einen einzelnen Katalysator separat aus einem Fahrzeug zu entfernen, um ihn zu reinigen, zu regenerieren oder zu ersetzen. Die gesamte Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu ersetzen, bringt auch erhebliche Kosten mit sich. Das Ersetzen eines Katalysators, beispielsweise eines Diesel-Oxidationskatalysators, in Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, die dies erlauben, bringt auch erhebliche Kosten mit sich, da derartige Katalysatoren teuer sind. Es ist daher wünschenswert, die Vergiftung zu minimieren oder wenigstens im Wesentlichen die Vergiftung eines Katalysators, insbesondere des Katalysators, der als erstes in Richtung des Abgasstroms angeordnet ist, in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu verzögern.
Abgesehen davon gibt es derzeit auch gesetzliche Vorschriften in einigen Ländern, Staatenverbunden oder anderen Formen von Regionen, die erfordern, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung eine Mindestlebensdauer aufweist, die als Zeitdauer und/oder als angesammelte Fahrtdistanz für das Fahrzeug angegeben ist, wie z. B. 7 Jahre oder 700000 Kilometer, ohne die Emissionsanforderungen zu überschreiten. Dies bedeutet, dass ein Abgasnachbehandlungssystem für Fahrzeuge auf eine derartige Weise gebildet sein muss, dass es entweder eine derartige Lebensdauer aufweist oder leicht regeneriert werden kann, so dass eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung nicht durch eine neue innerhalb der gesetzlichen Zeit/Fahrtdistanz ersetzt werden muss.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verringerung des Risikos, oder alternativ die Verzögerung der Deaktivierung eines Katalysators, wie z. B. eines Diesel-Oxidationskatalysators, in einem Abgasnachbehandlungssystem, ohne im Wesentlichen den Druck der Abgase im Abgasnachbehandlungssystem zu beeinflussen.
Diese Aufgabe wird mit einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 erreicht. Die beispielhaften Ausführungsformen werden von den abhängigen Ansprüchen definiert.
Das Abgasnachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass chemische Giftstoffe, die einen Katalysator deaktivieren oder vergiften können, insbesondere den Katalysator, der als erster in einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist (beispielsweise ein Diesel-Oxidationskatalysator), innerhalb eines Abgasnachbehandlungssystems eingefangen werden, bevor sie den Katalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erreichen. Auf diese Weise wird die Menge an chemischen Giftstoffen, die sich im Katalysator angesammelt haben, verringert, und die Lebensdauer des Katalysators, sowie der gesamten Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wird enorm verlängert, bevor er regeneriert oder ersetzt werden muss. Durch Anordnen eines länglichen Elements, das dazu dient, chemische Giftstoffe im Abgaskanal einzufangen, der sich zwischen dem Verbrennungsmotor und der Abgasnachbehandlungsvorrichtung erstreckt, kann das längliche Element leicht aus dem Abgasnachbehandlungssystem in einem Fahrzeug entfernt werden, und kann entweder ersetzt oder regeneriert werden, ohne dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung aus dem Fahrzeug entfernt und auseinandergebaut werden muss. Ferner beeinflusst das Element nicht erheblich den Druckabfall im Abgaskanal, und beeinflusst daher nicht die Verbrennungsbedingungen im Motor und verringert auch nicht die Leistung der nachfolgenden Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Zusätzlich dazu erzeugt das längliche Element eine bessere Mischung von Abgasen und verhindert eine laminare Strömung im Abgaskanal, der der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vorgeschaltet ist. Eine turbulente Strömung, und somit ein besseres Mischen der Abgase, verringert den Transport der Masse und erhöht die gesamte Reaktionsgeschwindigkeit der Abgase, was zu einer verbesserten Verbrennung von verbleibendem Kraftstoff führt und die Bildung von Ruß verringert.
Das Abgasnachbehandlungssystem zur Behandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und einen Abgaskanal, der dazu ausgestaltet ist, zwischen einem Abgasauslass in einem Verbrennungsmotor und einem Abgaseinlass in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet zu sein. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst wenigstens einen Katalysator, der dazu ausgestaltet ist, die Abgase zu reinigen. Bevorzugt umfasst die Abgasnachbehandlungsvorrichtung wenigstens einen Diesel-Oxidationskatalysator, einen Partikelfilter, wie z. B. einen katalytisch beschichteten Partikelfilter, und einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion. Mittel, die dazu ausgestaltet sind, wenigstens eine Substanz oder Verbindung einzufangen, die einen Katalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wie z. B. dem Dieseloxidationskatalysator, deaktivieren kann, sind im Abgaskanal angeordnet. Die Mittel stellen ein längliches Element mit einem ersten Ende und einem entgegengesetzten zweiten Ende in Längsrichtung des Elements dar, wobei das erste und das zweite Ende jeweils dazu angeordnet sind, in einer Wand des Abgaskanals befestigt zu sein. Das längliche Element ist daher auf eine derartige Weise angeordnet, dass Abgase an allen Seiten davon strömen können, mit Ausnahme des ersten und zweiten Endes, die so angeordnet sind, dass sie im Abgaskanal befestigt sind.
Eine Querschnittsfläche des länglichen Elements in radialer Querschnittsebene des Abgaskanals, in Richtung des Stroms der Abgase, nimmt in geeigneter Weise weniger als 10%, bevorzugt weniger als 5%, einer Querschnittsfläche des inneren Volumens des Abgaskanals in der radialen Querschnittsebene des Abgaskanals ein. Dies stellt sicher, dass das längliche Element nicht den Druck der Abgase auf eine derartige Weise beeinflusst, dass die Last auf den Verbrennungsmotor oder die Leistung der Abgasnachbehandlungsvorrichtung negativ beeinflusst werden.
Bevorzugt ist das längliche Element auf derartige Weise angeordnet, dass es nicht nur eine laminare Strömung verhindert, sondern auch eine stärkere Verwirbelung im Abgasstrom erzeugt. Dies verbessert die Absorption von Substanzen oder Schadstoffen, die den Katalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung vergiften oder deaktivieren können.
Das längliche Element ist in geeigneter Weise abnehmbar im Abgaskanal befestigt, so dass es möglich ist, das längliche Element bei Bedarf zu ersetzen, oder alternativ aus dem Abgaskanal zu entfernen, um es zu reinigen oder zu regenerieren, und anschließend erneut in den Abgaskanal einzusetzen. Dies kann durch eine Wand im Abgaskanal erzielt werden, die wenigstens eine Öffnung durch die Wand umfasst, bevorzugt eine im Wesentlichen radiale Öffnung, durch welche das längliche Element in den Abgaskanal eingesetzt oder daraus entfernt werden kann. Alternativ kann der Abgaskanal mehrere Abgaskanalabschnitte umfassen, wobei das Element innerhalb eines ersten Abgaskanalabschnitts angeordnet ist, der abnehmbar in Bezug auf wenigstens einen zweiten Abgaskanalabschnitt, der an den ersten Abgaskanalabschnitt angrenzt, angeordnet ist.
Es ist jedoch auch vorstellbar, dass das längliche Element nicht abnehmbar innerhalb des Abgaskanals angeordnet sein kann, sondern dass der gesamte Abgaskanal jeweils aus der Abgasnachbehandlungsvorrichtung und aus dem Verbrennungsmotor entnommen wird, um ersetzt, regeneriert oder gereinigt zu werden.
Die Längsrichtung des länglichen Elements kann in geeigneter Weise im Wesentlichen parallel zur radialen Richtung des Abgaskanals angeordnet sein, oder kann alternativ in radialer Richtung des Abgaskanals angeordnet sein, auf derartige Weise, dass die Längsrichtung des länglichen Elements im Wesentlichen im rechten Winkel in Bezug auf den Strom der Abgase durch den Abgaskanal angeordnet ist. Das heißt, dass die Längsrichtung des länglichen Elements in geeigneter Weise in einer radialen Querschnittsebene des Abgaskanals angeordnet sein kann, die im rechten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse des Abgaskanals ist.
Das längliche Element kann alternativ so angeordnet sein, dass die Längsrichtung des Elements in einer Ebene angeordnet ist, die einen ersten Winkel in Bezug auf eine axiale Querschnittsebene des Abgaskanals und einen zweiten Winkel in Bezug auf eine radiale Querschnittsebene des Abgaskanals aufweist, so dass sich sowohl der erste als auch der zweite Winkel von 0° und von 90° unterscheidet. Dementsprechend ist das längliche Element so angeordnet, dass es in einem Winkel in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung der Abgase entlang der zentralen Welle des Abgaskanals ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Oberflächenfläche des länglichen Elements zu vergrößern, um somit weiter die Aufnahme von Substanzen oder Verbindungen aus den Abgasen zu verbessern, die chemische Giftstoffe für den Katalysator darstellen.
Das längliche Element kann beispielsweise als Stab ausgestaltet sein und einen im Wesentlichen runden, ovalen oder quadratischen Querschnitt in einem rechten Winkel in Bezug auf seine Längsrichtung aufweisen. Auf diese Weise nimmt das längliche Element nicht ein so großes Volumen im Abgaskanal ein, und beeinflusst somit nicht erheblich den Druck der Abgase im Abgaskanal.
Alternativ kann das längliche Element aus einer Platte bestehen, wobei die Platte eine erste Erstreckung in der axialen Ebene des Abgaskanals aufweist, oder in einer Ebene parallel zur axialen Ebene des Abgaskanals. Die erste Erstreckung ist größer als die Oberflächenfläche des Elements, die so angeordnet ist, dass sie als erste von dem Abgasstrom getroffen wird, was bedeutet, dass die erste Erstreckung größer als eine zweite Erstreckung ist, die in einem rechten Winkel in Bezug auf die Längsrichtung der Platte ist. Auf diese Weise kann die Fläche des länglichen Elements vergrößert werden, und somit kann ein verbessertes Abfangen chemischer Giftstoffe aus den Abgasen erzielt werden, ohne im Wesentlichen den Druck der Abgase im Abgaskanal zu beeinflussen.
Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere längliche Elemente, die dazu ausgestaltet sind, wenigstens eine Substanz oder eine Verbindung einzufangen, die einen Katalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung deaktivieren kann, im Abgaskanal beabstandet zueinander angeordnet, und nacheinander in der Hauptströmungsrichtung von Abgasen durch den Abgaskanal vom Verbrennungsmotor zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Auf diese Weise wird das Abfangen chemischer Giftstoffe aus den Abgasen weiter verbessert. Die mehreren länglichen Elemente mit ihren jeweiligen Längsrichtungen können sich, müssen sich jedoch nicht, bezogen aufeinander im Hinblick auf die axiale Ebene des Abgaskanals drehen, und somit weiter die Verwirbelung der Abgase erhöhen, so dass das Abfangen chemischer Giftstoffe aus den Abgasen weiter verbessert wird. Dies bedeutet, dass ein erstes der mehreren länglichen Elemente auf derartige Weise angeordnet ist, dass seine Längsrichtung in einem ersten Winkel in Bezug auf die axiale Ebene des Abgaskanals angeordnet ist, und ein zweites der mehreren länglichen Elemente auf derartige Weise angeordnet ist, dass seine Längsrichtung in einem zweiten Winkel in Bezug auf die axiale Ebene des Abgaskanals angeordnet ist. Beispielsweise können die Längsrichtungen der verschiedenen länglichen Elemente um 30°, 45° oder 60° in Bezug aufeinander um die zentrale Achse des Abgaskanals gedreht sein.
Das längliche Element kann in geeigneter Weise ein Material umfassen, das dazu ausgestaltet ist, Phosphor und phosphorhaltige Verbindungen einzufangen, da es schwierig ist, diese Arten von chemischen Giftstoffen aus einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit herkömmlichen Verfahren zu entfernen, um die unterschiedlichen Bauteile der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zu regenerieren.
Wie zuvor beschrieben, ist das längliche Element bevorzugt auf derartige Weise angeordnet, dass es eine stärkere Verwirbelung des Stroms von Abgasen im Abgaskanal verursacht, wobei es eine relativ kleine Oberflächenfläche aufweist, um die chemischen Giftstoffe in den Abgasen einzufangen, z. B. verglichen mit Wabenstrukturen zum Einfangen von SO_x gemäß dem Stand der Technik.
Das Element kann beispielsweise mit Materialien des Stands der Technik beschichtet sein, um chemische Giftstoffe in einem Abgasnachbehandlungssystem einzufangen. Da das längliche Element relativ klein ist, ist eine kleinere Menge von katalytischem Material verglichen mit Lösungen des Stands der Technik erforderlich, so dass das Element eine kosteneffektive Lösung für das Problem der Vergiftung und Deaktivierung eines Katalysators in einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung darstellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und ein Abgasnachbehandlungssystem, wie zuvor beschrieben, umfasst. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Lastwagen, ein Bus oder ein Personenwagen sein. Das Fahrzeug kann auch ein Marinefahrzeug oder ein Geländefahrzeug sein.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst.
1b zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abgasnachbehandlungssystems, das eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung und einen Abgaskanal umfasst.
1c zeigt schematisch ein Beispiel für eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung.
2 stellt eine radiale Querschnittsansicht eines Abgaskanals in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
3 stellt eine radiale Querschnittsansicht eines Abgaskanals in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
4 stellt eine radiale Querschnittsansicht eines Abgaskanals in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
5 stellt eine axiale Querschnittsansicht eines Abgaskanals in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
6 stellt eine axiale Querschnittsansicht eines Abgaskanals in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
7 stellt eine axiale Querschnittsansicht eines Abgaskanals in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
8 stellt eine radiale Querschnittsansicht eines Abgaskanals in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
9 stellt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Abgaskanals in einem Abgasnachbehandlungssystem gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend wird die Erfindung ausführlicher in Bezug auf die angehängten Figuren beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der angehängten Ansprüche modifiziert werden. Ferner sollten die Figuren nicht als maßstabsgetreu erachtet werden, da bestimmte Merkmale vergrößert dargestellt sein können, um die Erfindung weiter darzustellen.
Die vorliegende Erfindung dient dazu, die Probleme zu lösen, die von chemischen Giftstoffen in Abgasen verursacht werden. Giftstoffe bedeuten in diesem Zusammenhang Elemente oder Verbindungen davon, die wenigstens einen Katalysator in einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere einen Diesel-Oxidationskatalysator in einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, vergiften oder deaktivieren können. Derartige Giftstoffe können entweder gasförmig, in Partikelform oder in manchen Fällen sogar in flüssiger Form vorliegen, ohne von der Erfindung abzuweichen. Eine Vergiftung eines derartigen Katalysators findet normalerweise durch Giftstoffe statt, die sich im Katalysator ansammeln und zu einem sogenannten Fouling (einer Beschichtung) auf der katalytischen Oberfläche des Katalysators führen. Giftstoffe können sich auch im Katalysator über eine selektive Adsorption auf den katalytischen Oberflächen des Katalysators ansammeln. Auf diese Weise können die Giftstoffe letztendlich den Katalysator deaktivieren, da die katalytische Reaktion verhindert oder wenigstens erheblich verschlechtert wird. Beispiele für Giftstoffe sind Schwefel, Phosphor, Zink, Kalzium, Magnesium oder Alkalimetalle, oder Verbindungen, die eines oder mehrere dieser Elemente umfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Mittel zum Einfangen von Substanzen oder Verbindungen in den Abgasen aus dem Verbrennungsmotor im Abgaskanal angeordnet, und zwar zwischen einem Abgasauslass im Verbrennungsmotor und einem Einlass einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, wobei Letztere einen oder mehrere Katalysatoren umfasst, die zur Reinigung der Abgase angeordnet sind. Auf diese Weise fängt das Mittel wenigstens eine Substanz oder Verbindung ein, die die Bauteile in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, insbesondere im Diesel-Oxidationskatalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, vergiften oder deaktivieren kann, in Fällen, in welchen er als erster der Katalysatoren in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist. Der Abgaskanal stellt im Allgemeinen einen nicht verwendeten Teil eines Abgasnachbehandlungssystems dar und wirkt hauptsächlich als Transportdistanz für die Abgase aus dem Verbrennungsmotor in die Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Durch die Anordnung von Mitteln zum Einfangen von einer oder mehreren Substanzen oder Verbindungen, die den Dieseloxidationskatalysator vergiften oder deaktivieren können, in diesem Abgaskanal wird der Abgaskanal effektiv verwendet. Zusätzlich dazu wird die Lebensdauer der Abgasnachbehandlungsvorrichtung im Abgasnachbehandlungssystem verlängert, da sie über einen längeren Zeitraum verwendet werden kann, bevor die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ersetzt oder anderenfalls regeneriert werden muss.
Ferner bedeutet die Tatsache, dass das Mittel im Abgaskanal statt in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist, dass das Mittel einfach ersetzt werden kann, beispielsweise bei einer gewöhnlichen Wartung des Fahrzeugs, ohne dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung als solche aus dem Fahrzeug entnommen und auseinandergebaut werden muss. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Abgasnachbehandlungsvorrichtung nicht erneuert werden muss, um die Vorteile der Erfindung zu ermöglichen, sondern dass lediglich der Abgaskanal angepasst werden muss. Auf diese Weise können bestehende Fahrzeuge auch die Vorteile der Erfindung lediglich durch Ersetzen des Abgaskanals durch einen Abgaskanal, der dazu ausgestaltet ist, Mittel zu enthalten, um die Substanzen und Verbindungen einzufangen, nutzen.
Der Abgaskanal stellt ein rohrförmiges Element dar, das mehrere Biegungen oder dergleichen umfassen kann, und kann somit eine zentrale Achse aufweisen, die nicht gerade ist. Der Abgaskanal kann in mehrere Abgaskanalabschnitte aufgeteilt sein. Wenigstens ein Abgaskanalabschnitt kann dazu ausgestaltet sein, auf herkömmliche Weise eine Absorption von Schwingungen im Abgaskanal zu ermöglichen, um somit die mechanische Belastung auf den Abgaskanal zu minimieren. Die radiale Querschnittsebene des Abgaskanals ist im rechten Winkel in Bezug auf die zentrale Achse des Abgaskanals. Die axiale Querschnittsebene des Abgaskanals ist im rechten Winkel in Bezug auf die radiale Querschnittsebene davon, wo diese einander schneiden, und erstreckt sich entlang der zentralen Achse. Dies bedeutet, dass die axiale Querschnittsebene des Abgaskanals gemäß den Biegungen der zentralen Achse gebogen sein kann. Ferner muss der Abgaskanal nicht notwendigerweise eine rotationssymmetrische Ausgestaltung um seine zentrale Achse aufweisen, auch wenn dies bevorzugt ist. Der Abgaskanal kann bei Bedarf auch einen variierenden inneren und äußeren Durchmesser entlang seiner axialen Erstreckung aufweisen.
Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst wenigstens einen Katalysator, der dazu dient, die Abgase aus dem Verbrennungsmotor zu reinigen. Normalerweise umfasst die Abgasnachbehandlungsvorrichtung mehrere verschiedene Katalysatoren, wie z. B. einen DOC, SCR, ASC und/oder CSF. Sie kann auch andere Arten von Filtern und/oder Dämpfungsmitteln umfassen. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, in welchem die verschiedenen Bauteile davon als eine gemeinsame Einheit angeordnet sind. Das Gehäuse umfasst einen Abgaseinlass, der mit dem Abgaskanal verbunden ist, der sich vom Verbrennungsmotor zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung erstreckt, und einen Auslass, aus welchem gereinigte Abgase weiter in die umgebende Atmosphäre geleitet werden können. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung ist auf derartige Weise gebildet, dass verhindert wird, dass Abgase die Abgasnachbehandlungsvorrichtung anders als durch den Auslass verlassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht das Mittel zum Einfangen von einer oder mehreren Substanzen oder Verbindungen, die einen Diesel-Oxidationskatalysator vergiften oder deaktivieren können, aus wenigstens einem länglichen Element. Das Element weist ein erstes Ende, das dazu ausgestaltet ist, an einer Wand im Abgaskanal befestigt zu werden, und ein entgegengesetztes zweites Ende in Längsrichtung des Elements auf, welches Ende auch dazu ausgestaltet ist, in einer Wand des Abgaskanals befestigt zu werden. Daher erstreckt sich das Element über den Abgaskanal auf derartige Weise, dass die Abgase, die durch den Abgaskanal strömen, das Element an seinen länglichen Seiten passieren.
Anders als bei Giftstofffallen gemäß dem Stand der Technik, wie z. B. Wabenstrukturen zum Einfangen von schwefelhaltigen Verbindungen, ist das längliche Element relativ schmal. Daher wird der Druck der Abgase im Abgaskanal nicht erheblich beeinflusst, was wiederum die Last auf den Verbrennungsmotor und/oder die Leistung nachfolgender Bauteile in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung beeinflussen könnte.
Das längliche Element kann eine Erstreckung in axialer Richtung des Abgaskanals aufweisen, welche Erstreckung größer als seine Erstreckung in radialer Richtung des Abgaskanals in einem rechten Winkel in Bezug auf die Längsrichtung des länglichen Elements ist. Auf diese Weise kann die Oberfläche des länglichen Elements vergrößert werden, ohne im Wesentlichen den Druck der Abgase im Abgaskanal zu beeinflussen. Ein Beispiel für ein derartiges längliches Element ist ein Element in Form einer Platte oder einer Scheibe, oder ein längliches Element mit einem ovalen oder rechteckigen Querschnitt.
Durch Anordnung des länglichen Elements, so dass es sich über, oder winkelig, in Bezug auf den Strom der Abgase durch den Abgaskanal erstreckt, verstärkt das längliche Element auch die Verwirbelung der Abgase. Dies ist ein Vorteil, da ermöglicht wird, dass ein größeres Volumen von Abgasen in Kontakt mit dem länglichen Element kommt, und somit die Menge an Substanzen oder Verbindungen erhöht, die von dem länglichen Element eingefangen werden kann.
Das längliche Element kann mit Materialien gemäß dem Stand der Technik innerhalb des technischen Bereichs hergestellt werden, um die beabsichtigten Substanzen oder Verbindungen, die aus Giftstoffen bestehen, in den Abgasen einzufangen. Beispielsweise kann das längliche Element aus einem Lastträger mit wenigstens einer katalytischen Beschichtung bestehen. Da es sich gezeigt hat, dass schwefelhaltige Verbindungen aus einem Diesel-Oxidationskatalysator, oder aus einem anderen Katalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung, durch kurzfristiges Erhöhen der Temperatur der Abgase entfernt werden können, muss das längliche Element nicht primär dazu ausgestaltet sein, Schwefel oder schwefelhaltige Verbindungen einzufangen. Es ist jedoch offensichtlich geworden, dass Phosphor eine Substanz ist, die schwer aus einem Katalysator zu entfernen ist, so dass es bevorzugt ist, dass das längliche Element wenigstens dazu ausgestaltet ist, Phosphor und/oder phosphorhaltige Schadstoffe einzufangen.
Es ist bevorzugt, dass das längliche Element bei Bedarf ersetzt wird, oder alternativ aus dem Abgasnachbehandlungssystem entfernt wird, und zwar so, dass das längliche Element regeneriert oder anderweitig gereinigt werden kann. Dies kann auf vielfältige Weise geschehen. Eine Alternative ist die Anordnung des länglichen Elements in einem Abschnitt des Abgaskanals, welcher Abschnitt von dem Rest des Abgaskanals zum Reinigen oder Regenerieren abgenommen werden kann, oder welcher alternativ ersetzt werden kann. Eine weitere Alternative ist die Anordnung des länglichen Elements auf derartige Weise, dass es in den Abgaskanal durch eine Durchtrittsöffnung, beispielsweise eine im Wesentlichen radiale Durchtrittsöffnung in der Wand des Abgaskanals, eingesetzt werden kann, und aus dem Abgaskanal durch dieselbe entfernt werden kann. In einem derartigen Fall ist es wichtig, sicherzustellen, dass der Abgaskanal vollständig abgedichtet ist, wenn das Element eingesetzt ist, so dass Abgase aus dem Inneren des Abgaskanals nicht durch eine derartige Öffnung ausströmen können. Ferner ist es äußerst wichtig, dass das Element während des Betriebs des Motors fest verankert ist, und somit, dass kein Risiko besteht, dass es sich beispielsweise in Folge von Schwingungen im Motor, im Abgaskanal oder dem Fahrzeug als solches lösen kann. Dies kann auf herkömmliche Art erfolgen, wie z. B. durch Anordnen des länglichen Elements gegen ein Auflager im Abgaskanal, das dazu ausgestaltet ist, das längliche Element aufzunehmen und zu verankern, oder durch Schrauben des länglichen Elements an eine Wand im Abgaskanal durch Mittel, die für diesen Zweck ausgestaltet sind.
1a zeigt eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs 100 in Form eines Lastwagens. Das Fahrzeug 100 ist mit einem Verbrennungsmotor 2 ausgestattet, der dazu angeordnet ist, die Antriebsräder 17 des Fahrzeugs über ein Getriebe und eine Kardanwelle (nicht dargestellt) zu betreiben. Der Verbrennungsmotor 2 wird von einem Kraftstoff betrieben, der dem Verbrennungsmotor mithilfe eines Kraftstoffsystems zugeführt wird, das einen Kraftstofftank 16 umfasst. Die Abgase aus dem Verbrennungsmotor 2 werden über einen Abgaskanal 4 zu einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung 3 befördert.
1b zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abgasnachbehandlungssystems 1, das eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 3 und einen Abgaskanal 4 umfasst. Der Abgaskanal 4 ist zwischen einem Abgasauslass 5 eines Verbrennungsmotors 2 (lediglich schematisch dargestellt) und einem Einlass 6 der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 3 angeordnet. Der Abgaskanal ist somit für die Beförderung von Abgasen aus dem Verbrennungsmotor in die Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet.
1c zeigt schematisch eine beispielhafte Abgasnachbehandlungsvorrichtung 3 mit einem Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) 7, einem Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR) 8, der dem DOC nachgeschaltet ist, und einem Partikelfilter 13, der dem SCR-Katalysator nachgeschaltet angeordnet ist. Die unterschiedlichen Bauteile der Abgasnachbehandlungsvorrichtung können auf unterschiedliche Art angeordnet sein und zusätzliche Bauteile können vorhanden sein. Beispielsweise kann die Abgasnachbehandlungsvorrichtung bei Bedarf auch ein Dämpfungsmittel, zusätzliche Partikelfilter und zusätzliche Katalysatoren umfassen. Gemäß der Erfindung kann eine beliebige Abgasnachbehandlungsvorrichtung verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie wenigstens einen Katalysator umfasst. Bevorzugt umfasst die Abgasnachbehandlungsvorrichtung wenigstens einen Diesel-Oxidationskatalysator und einen SCR-Katalysator, und potenziell einen katalytisch beschichteten Partikelfilter, die jedoch nicht notwendigerweise in der in 1c dargestellten Reihenfolge angeordnet sind.
2 zeigt eine Querschnittsansicht des Abgaskanals 4 über die Hauptströmungsrichtung der Abgase, d. h. eine radiale Querschnittsansicht, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Ein längliches Element 9 ist im Abgaskanal [sic:4] auf derartige Weise angeordnet, dass sowohl ein erstes Ende 10 des Elements als auch ein entgegengesetztes zweites Ende 11 in Längsrichtung des Elements an der Wand 12 des Abgaskanals befestigt ist. Auf diese Weise erstreckt sich das längliche Element 9 über den Abgaskanal. Die Abgase im Abgaskanal können somit um das längliche Element entlang seiner länglichen Seiten strömen. Gemäß der dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist die Längsrichtung des länglichen Elements in radialer Querschnittsebene des Abgaskanals angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform stimmt die Längsrichtung des Elements auch mit der radialen Richtung des Abgaskanals überein.
Obwohl nicht in der Figur dargestellt, kann eine Befestigung eines länglichen Elements in der Wand des Abgaskanals in geeigneter Weise mithilfe von Befestigungsmitteln erreicht werden, beispielsweise um somit sicherzustellen, dass kein Risiko besteht, dass sich das längliche Element bewegt, wenn das Abgasbehandlungssystem in Betrieb ist.
Das längliche Element kann beispielsweise als Stab mit einem im Wesentlichen runden, ovalen, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt geformt sein.
3 zeigt eine Querschnittsansicht, die sich von der beispielhaften Ausführungsform in 2 unterscheidet, da, zusätzlich zu einem ersten länglichen Element 9a, ein zusätzliches längliches Element 9b im Abgaskanal 4 angeordnet ist. Jedes der länglichen Elemente umfasst ein erstes Ende 10a, 10b und ein zweites Ende 11a, 11b, von welchen beide in der Wand 12 des Abgaskanals befestigt sind. Das zusätzliche längliche Element 9b ist beabstandet zum ersten länglichen Element 9a in Richtung des Stroms der Abgase durch den Abgaskanal angeordnet. Ferner ist das zusätzliche längliche Element 9b auf derartige Weise angeordnet, dass seine längliche Richtung um 90° in Bezug auf die Längsrichtung des ersten länglichen Elements 9a gedreht ist, und somit ist wenigstens eines der länglichen Elemente auf derartige Weise angeordnet, dass seine Längsrichtung in Bezug auf die axiale Ebene des Abgaskanals gedreht ist. Auf diese Weise tragen die länglichen Elemente 9a, 9b zu einer zusätzlichen Verstärkung der Verwirbelung des Abgasstroms durch den Abgaskanal bei. Dies bedeutet, dass verglichen mit der beispielhaften Ausführungsform, die ein einzelnes längliches Element 9 umfasst, wie in 2 dargestellt, die beiden länglichen Elemente gemäß der beispielhaften Ausführungsform in 3 zusammen eine größere Oberfläche zum Einfangen chemischer Giftstoffe aus den Abgasen erzielen und auch die Verwirbelung weiter verstärken, was auch zu einem verbesserten Abfangen chemischer Giftstoffe aus den Abgasen beiträgt.
Es ist natürlich möglich, mehr als zwei längliche Elemente im Abgaskanal anzuordnen. Diese können in geeigneter Weise beabstandet zueinander angeordnet sein, in Richtung des Abgasstroms durch den Abgaskanal. 4 zeigt ein Beispiel für eine derartige beispielhafte Ausführungsform, die vier längliche Elemente 9a, 9b, 9c, 9d umfasst, die nacheinander in Richtung des Abgasstroms angeordnet sind, und auf derartige Weise angeordnet sind, dass ihre jeweiligen Längsrichtungen relativ zueinander gedreht sind. Es ist auch möglich, die mehreren länglichen Elemente auf derartige Weise anzuordnen, dass wenigstens zwei der länglichen Elemente Längsrichtungen aufweisen, die im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Anzahl an länglichen Elementen an die erwünschte Menge des Abfangens chemischer Giftstoffe angepasst sein, die erhalten werden soll, beträgt jedoch in geeigneter Weise zwischen einem und zehn länglichen Elementen. Wenn zu viele längliche Elemente im Abgaskanal angeordnet sind, kann dies den Druck der Abgase beeinflussen, was nicht wünschenswert ist. Die Anzahl möglicher länglicher Elemente hängt jedoch von ihren Abmessungen, ihrer Ausrichtung und Platzierung im Abgaskanal ab, sowie von der Bauweise und Abmessung des Abgaskanals, und muss daher in jedem einzelnen Fall bestimmt werden.
Die länglichen Elemente können beliebig entlang der axialen Erstreckung des Abgaskanals angeordnet sein. Jedoch ist es bevorzugt, dass sie näher an der Abgasnachbehandlungsvorrichtung als am Verbrennungsmotor angeordnet sind, aufgrund der Schwingungen, denen der Abgaskanal in der Nähe des Verbrennungsmotors ausgesetzt sein kann.
5 zeigt einen axialen Querschnitt eines Teils des Abgaskanals gemäß einer beispielhaften Ausführungsforme der vorliegenden Erfindung. Der Hauptstrom von Abgasen F durch den Abgaskanal ist durch einen Pfeil dargestellt. Mehrere längliche Elemente 9a, 9b sind nacheinander in Hauptrichtung des Abgasstroms durch die Abgaskanäle angeordnet, d. h. beabstandet zueinander entlang einer zentralen Achse A des Abgaskanals. Ein erster Satz länglicher Elemente 9a ist auf derartige Weise angeordnet, dass ihre jeweiligen Längsrichtungen im Wesentlichen parallel zueinander sind, und um 90° in Bezug auf eine Längsrichtung eines länglichen Elements 9b in einem zweiten Satz von länglichen Elementen gedreht sind. 5 entspricht daher der beispielhaften Ausführungsform gemäß 3, jedoch mit mehreren ersten länglichen Elementen 9a und mehreren zweiten länglichen Elementen 9b.
6 stellt einen axialen Querschnitt des Abgaskanals gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dar. Zusätzlich zu einem ersten länglichen Element 9, das so angeordnet ist, dass seine Längsrichtung im Wesentlichen mit der radialen Richtung des Abgaskanals übereinstimmt, ist ein zusätzliches längliches Element 9e im Abgaskanal angeordnet, und zwar so, dass seine Längsrichtung in einer Ebene angeordnet ist, die in eine erste Richtung in Bezug auf eine radiale Querschnittsebene des Abgaskanals gewinkelt ist. Ein drittes längliches Element 9f ist auf derartige Weise angeordnet, dass seine Längsrichtung in einer Ebene angeordnet ist, die in eine zweite Richtung in Bezug auf eine radiale Querschnittsebene des Abgaskanals gewinkelt ist. Durch Anordnen von länglichen Elementen auf derartige Weise, dass sie in Bezug auf eine radiale Richtung des Abgaskanals gewinkelt sind, wie in der Figur für die länglichen Elemente 9e und 9f dargestellt, kann die Oberfläche der länglichen Elemente vergrößert werden, woraufhin sie mehr chemische Giftstoffe einfangen können als ein Element, das so angeordnet ist, dass seine Längsrichtung mit einer radialen Richtung des Abgaskanals übereinstimmt oder im Wesentlichen parallel ist. Obwohl nicht in der Figur dargestellt, können natürlich die länglichen Elemente, die in Bezug auf die radiale Richtung des Abgaskanals gewinkelt sind, auf derartige Weise angeordnet sein, dass ihre jeweiligen Längsrichtungen im Wesentlichen parallel zueinander sind. Ferner muss der Abgaskanal nicht ein längliches Element umfassen, dessen Längsrichtung mit der radialen Richtung des Abgaskanals übereinstimmt, aber das längliche Element muss lediglich so angeordnet sein, dass seine jeweiligen Enden 10, 11 in Längsrichtung in der Wand des Abgaskanals 12 befestigt sind.
7 zeigt einen axialen Querschnitt gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. In diesem Fall besteht das längliche Element aus einer Platte 9g, die auf derartige Weise angeordnet ist, dass sich ihre Längsrichtung im Wesentlichen in radialer Richtung des Abgaskanals erstreckt, und dass ihre jeweiligen Enden 10, 11 zur Befestigung in der Wand des Abgaskanals angeordnet sind. Die Platte 9g weist auch eine Erstreckung in axialer Richtung des Abgaskanals auf, welche Erstreckung größer als die Breite der Platte ist (d. h. eine Oberfläche, die im rechten Winkel zur Längsrichtung des Elements ist, das in Form einer Platte vorliegt, sich jedoch im Wesentlichen parallel zu einer radialen Richtung des Abgaskanals erstreckt). Ein weiteres längliches Element in Form einer Platte 9h kann beabstandet zur ersten Platte 9g angeordnet sein, und in Bezug darauf so gedreht sein, dass die jeweiligen Längsrichtungen der Platten in einem Winkel von 90° zueinander sind.
8 stellt einen radialen Querschnitt des Abgaskanals gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dar. Damit übereinstimmend sind zwei längliche Elemente 9i, 9j im Abgaskanal auf derartige Weise angeordnet, dass ihre jeweiligen Längsrichtungen im Wesentlichen parallel zueinander sind, und parallel zu einem Radius des Abgaskanals. In diesem Fall sind die länglichen Elemente an derselben axialen Position in axialer Richtung des Abgaskanals angeordnet. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die beiden Elemente bei Bedarf beabstandet zueinander in Richtung der Strömung angeordnet sind, d. h. in axialer Erstreckung des Abgaskanals.
9 stellt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Abgaskanals gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform dar. Drei längliche Elemente 9 sind dargestellt, deren jeweilige Längsrichtungen in Bezug zueinander um die zentrale Achse A des Abgaskanals gedreht sind. Die länglichen Elemente sind beabstandet zueinander entlang der zentralen Achse des Abgaskanals angeordnet, d. h. in Hauptrichtung des Abgasstroms durch den Abgaskanal. Ferner weisen die in der Ausführungsform dargestellten länglichen Elemente einen im Wesentlichen ovalen Querschnitt in Bezug auf die Längsachse der jeweiligen Elemente 9 auf, und sind so angeordnet, dass ihre Erstreckung in axialer Richtung des Abgaskanals größer als ihre Erstreckung in radialer Richtung des Abgaskanals ist, in einem rechten Winkel in Bezug auf die Längswelle der jeweiligen länglichen Elemente. Wie in der Figur dargestellt, weist der Abgaskanal mehrere Öffnungen 14 in der Wand 12 des Abgaskanals auf, durch welche Öffnungen die länglichen Elemente in den Abgaskanal eingesetzt bzw. daraus entfernt werden können. Die länglichen Elemente sind abnehmbar im Abgaskanal angeordnet und darin mithilfe von für diesen Zweck geeigneten Mitteln (nicht dargestellt) befestigt.
Wie zuvor aufgeführt, ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten und zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Alle der zuvor beschriebenen länglichen Elemente 9 und 9a–9f können bei Bedarf miteinander in beliebiger Kombination kombiniert werden.
In jedem der zuvor beschriebenen Beispiele betrifft eine Längsrichtung des länglichen Elements eine Erstreckung, insbesondere eine zentrale Achse, des länglichen Elements, welche Achse im Wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des länglichen Elements ist, die von dem Abgasstrom durch den Abgaskanal getroffen werden soll. Ferner ist das Fahrzeug gemäß der Erfindung nicht auf einen Lastwagen beschränkt, wie in 1a dargestellt, da das Fahrzeug ein beliebiges Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem vorstehend beschriebenen Abgasnachbehandlungssystem sein kann.

Claims

Abgasnachbehandlungssystem (1) zur Behandlung von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor (2), wobei das Abgasnachbehandlungssystem eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (3) und einen Abgaskanal (4) umfasst, der zwischen einem Abgasauslass (5) in einem Verbrennungsmotor und einem Abgaseinlass (6) in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung wenigstens einen Katalysator umfasst, der dazu ausgestaltet ist, die Abgase zu reinigen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel, das dazu ausgestaltet ist, wenigstens eine Substanz oder Verbindung einzufangen, die den wenigstens einen Katalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung deaktivieren kann, im Abgaskanal angeordnet ist, wobei das Mittel aus einem länglichen Element (9, 9a–9j) mit einem ersten Ende (10) und einem entgegengesetzten Ende (11) in Längsrichtung des Elements besteht, wobei das erste und das zweite Ende jeweils dazu angeordnet sind, in einer Wand (12) im Abgaskanal angebracht zu sein.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1, wobei eine Querschnittsfläche des Elements (9, 9a–9j) in einer radialen Querschnittsebene des Abgaskanals (4) weniger als 10%, bevorzugt weniger als 5%, einer Querschnittsfläche des inneren Volumens des Abgaskanals in der radialen Querschnittsebene des Abgaskanals einnimmt.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elemente (9, 9a–9j) auf derartige Weise angeordnet sind, dass eine stärkere Verwirbelung im Abgasstrom erzeugt wird.
Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element (9, 9a–9j) abnehmbar im Abgaskanal (4) befestigt ist.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei eine Wand (12) im Abgaskanal wenigstens eine Durchtrittsöffnung (14) durch die Wand umfasst, durch welche das längliche Element (9, 9a–9j) in den Abgaskanal eingesetzt bzw. daraus entfernt werden kann.
Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Abgaskanal (4) mehrere Abgaskanalabschnitte umfasst, wobei das längliche Element (9, 9a–9j) innerhalb eines ersten Abgaskanalabschnitts angeordnet ist, der abnehmbar in Bezug auf wenigstens einen zweiten Abgaskanalabschnitt, der an den ersten Abgaskanalabschnitt angrenzt, angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Längsrichtung des länglichen Elements im Wesentlichen parallel zur radialen Richtung des Abgaskanals angeordnet ist, oder alternativ in radialer Richtung des Abgaskanals angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das längliche Element (9e, 9f) im Abgaskanal (4) auf eine derartige Weise angeordnet ist, dass die Längsrichtung des Elements in einer Ebene angeordnet ist, die einen ersten Winkel in Bezug auf eine axiale Querschnittsebene des Abgaskanals aufweist, und einen zweiten Winkel in Bezug auf eine radiale Querschnittsebene des Abgaskanals aufweist, so dass sich sowohl der erste als auch der zweite Winkel von 0° und von 90° unterscheidet.
Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element einen im Wesentlichen runden, ovalen oder quadratischen Querschnitt aufweist.
Abgasnachbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das längliche Element (9g, 9h) aus einer Platte besteht, wobei die Platte eine erste Erstreckung in axialer Ebene des Abgaskanals aufweist, oder in einer Ebene, die parallel zur axialen Ebene des Abgaskanals ist, welche Erstreckung größer als eine zweite Erstreckung der Platte ist, welche zweite Erstreckung im rechten Winkel zur Richtung der Platte ist.
Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere längliche Elemente (9, 9a–9j), die dazu ausgestaltet sind, wenigstens eine Substanz oder eine Verbindung einzufangen, die einen Katalysator in der Abgasnachbehandlungsvorrichtung deaktivieren kann, im Abgaskanal beabstandet zueinander in der Hauptströmungsrichtung von Abgasen durch den Abgaskanal vom Verbrennungsmotor zur Abgasnachbehandlungsvorrichtung angeordnet sind.
Abgasnachbehandlungssystem nach Anspruch 11, wobei ein erstes der mehreren länglichen Elemente (9, 9a–9j) auf derartige Weise angeordnet ist, dass seine Längsrichtung in einem ersten Winkel in Bezug auf die axiale Ebene des Abgaskanals angeordnet ist, und ein zweites der mehreren länglichen Elemente auf derartige Weise angeordnet ist, dass seine Längsrichtung in einem zweiten Winkel in Bezug auf die axiale Ebene des Abgaskanals angeordnet ist.
Abgasnachbehandlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Element (9, 9a–9j) ein Material umfasst, das dazu ausgestaltet ist, Phosphor oder phosphorhaltige Verbindungen einzufangen.
Fahrzeug (100), das einen Verbrennungsmotor (2) und ein Abgasnachbehandlungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei das Abgasnachbehandlungssystem zur Nachbehandlung von Abgasen aus dem Verbrennungsmotor ausgestaltet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 14, wobei das Kraftfahrzeug ein Lastwagen, ein Bus oder ein Auto ist.