KR102281555B1 - Exhaust gas aftertreatment system, internal combustion engine and method for operating the same - Google Patents

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Abstract

내연기관의 배기가스 후처리 시스템(3), 즉 SCR 배기가스 후처리 시스템은 SCR 촉매 컨버터(9)를 구비하고, SCR 촉매 컨버터(9)로 이어지는 배기가스 공급 라인(8)을 구비하며, SCR 촉매 컨버터(9)로부터 이어져 나오는 배기가스 배출 라인(11)을 구비하고, 환원제, 특히 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질을 배기가스에 유입하기 위해 배기가스 공급 라인(8)에 배정되어 있는 유입 장치(16)를 구비하며, SCR 촉매 컨버터(9)의 상류측에서 배기가스와 환원제를 혼합하기 위해 유입 장치(16)의 하류측에 배기가스 공급 라인(8)에 의해 마련되는 혼합 섹션을 구비하고, SCR 촉매 컨버터(9)를 수용하는 반응실(10)이 적어도, 제1 벽(24)과 상기 제1 벽에 있어서 배기가스 흐름에 면하는 쪽에 배치되어 있는 제2 벽(25)을 갖는 이중벽 구조로 형성되어 있으며, 제1 벽(24)과 제2 벽(25)의 사이에 형성된 갭(26)을 통하여, 열전달 매체가 흐를 수 있는 것이다.The exhaust gas aftertreatment system 3 of the internal combustion engine, ie the SCR exhaust gas aftertreatment system, has an SCR catalytic converter 9 and an exhaust gas supply line 8 leading to the SCR catalytic converter 9, An inlet device 16 having an exhaust gas exhaust line 11 leading from the catalytic converter 9 and arranged to the exhaust gas supply line 8 for introducing a reducing agent, in particular ammonia or ammonia precursor material, into the exhaust gas and a mixing section provided by an exhaust gas supply line (8) on the downstream side of the inlet device (16) for mixing the exhaust gas and the reducing agent on the upstream side of the SCR catalytic converter (9), the SCR catalyst The reaction chamber 10 accommodating the converter 9 is formed of a double-walled structure having at least a first wall 24 and a second wall 25 arranged on the side of the first wall facing the exhaust gas flow. and a heat transfer medium may flow through the gap 26 formed between the first wall 24 and the second wall 25 .

Figure 112017031221810-pat00002
Figure 112017031221810-pat00002

Description

배기가스 후처리 시스템, 내연기관 및 내연기관의 작동 방법{EXHAUST GAS AFTERTREATMENT SYSTEM, INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}EXHAUST GAS AFTERTREATMENT SYSTEM, INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR OPERATING THE SAME

본 발명은 내연기관의 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 배기가스 후처리 시스템을 구비하는 내연기관과, 상기한 내연기관의 작동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine. The invention also relates to an internal combustion engine having an exhaust gas aftertreatment system and to a method of operating said internal combustion engine.

예컨대 발전소에서 채용되는 고정식 내연기관에서의 연소 프로세스 동안에, 그리고 예컨대 선박에서 채용되는 비고정식 내연기관에서의 연소 프로세스 동안에, 질소 산화물이 형성되는데, 이들 질소 산화물은 통상적으로 매탄(煤炭), 석탄, 광유, 중유, 또는 경유 등과 같은 황을 함유하는 화석 연료의 연소 중에 형성된다. 이러한 이유로, 상기한 내연기관에는, 내연기관을 빠져나오는 배기가스를 정화하는, 특히 탈질하는 역할을 하는 배기가스 후처리 시스템이 배속되어 있다.During combustion processes in, for example, stationary internal combustion engines employed in power plants, and during combustion processes in non-stationary internal combustion engines employed, for example in ships, nitrogen oxides are formed, these nitrogen oxides typically being methane, coal, mineral oil. It is formed during the combustion of fossil fuels containing sulfur, such as , heavy oil, or light oil. For this reason, the above-described internal combustion engine is equipped with an exhaust gas aftertreatment system serving to purify the exhaust gas exiting the internal combustion engine, particularly for denitrification.

배기가스 내의 질소 산화물을 환원시키기 위해, 소위 SCR 촉매 컨버터가 주로 실무를 통해 알려진 배기가스 후처리 시스템에 채용된다. SCR 촉매 컨버터에서는, 질소 산화물의 선택적 촉매 환원이 일어나는데, 이 경우 질소 산화물의 환원을 위해 암모니아(NH3)가 환원제로서 요구된다. 암모니아, 또는 예컨대 요소 등과 같은 암모니아 전구체 물질은, SCR 촉매 컨버터의 상류측의 배기가스에 액체 형태로 유입되는데, 이 경우 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질은 SCR 촉매 컨버터의 상류측의 배기가스와 혼합된다. 이를 목적으로, 실무에 따라, 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질의 유입부와 SCR 촉매 컨버터의 사이에, 혼합 섹션이 마련된다.In order to reduce nitrogen oxides in exhaust gases, so-called SCR catalytic converters are mainly employed in exhaust gas aftertreatment systems known in practice. In the SCR catalytic converter, selective catalytic reduction of nitrogen oxides occurs, in which case ammonia (NH 3 ) is required as a reducing agent for the reduction of nitrogen oxides. Ammonia, or an ammonia precursor material such as urea, for example, is introduced in liquid form into the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter, in which case the ammonia or ammonia precursor material is mixed with the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter. For this purpose, according to practice, between the inlet of ammonia or ammonia precursor material and the SCR catalytic converter, a mixing section is provided.

실무를 통해 알려진 배기가스 후처리 시스템을 이용하여, 배기가스 후처리, 특히 질소 산화물 환원이 이미 성공적으로 이루어질 수 있지만, 배기가스 후처리 시스템을 더 개선할 필요가 있다. 특히, 소형 디자인의 상기 배기가스 후처리 시스템을 이용하여 효율적인 배기가스 후처리를 가능하게 할 필요가 있고, 상기 배기가스 후처리 시스템을 포함하는 내연기관의 효율적인 작동을 가능하게 할 필요가 있다.Although exhaust gas aftertreatment, in particular nitrogen oxide reduction, can already be successfully achieved using exhaust gas aftertreatment systems known from practice, there is a need for further improvement of exhaust gas aftertreatment systems. In particular, there is a need to enable efficient exhaust gas after-treatment using the exhaust gas after-treatment system of a compact design, and to enable efficient operation of an internal combustion engine including the exhaust gas after-treatment system.

이러한 점으로부터 시작하여, 본 발명은 신규한 타입의 내연기관의 배기가스 후처리 시스템과, 배기가스 후처리 시스템을 구비하는 내연기관, 그리고 상기 내연기관의 작동 방법의 창출이라고 하는 과제에 기초한 것이다.Starting from this point, the present invention is based on the task of creating an exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine of a novel type, an internal combustion engine having the exhaust gas aftertreatment system, and a method of operating the internal combustion engine.

이러한 과제는 청구항 1에 따른 내연기관의 배기가스 후처리 시스템을 통해 해결된다. 본 발명에 따르면, SCR 촉매 컨버터를 수용하는 반응실이 적어도, 제1 벽과 상기 제1 벽에 있어서 배기가스 흐름에 면하는 쪽에 배치되어 있는 제2 벽을 갖는 이중벽 구조로 설계되어 있고, 상기 제1 벽과 상기 제2 벽의 사이에 형성된 갭을 통하여, 열전달 매체가 흐를 수 있거나 또는 흐른다. 이러한 배기가스 후처리 시스템의 실시형태에 의하면, 소형의 디자인으로 효율적인 배기가스 후처리가 가능하게 된다.This problem is solved by an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine according to claim 1 . According to the present invention, a reaction chamber accommodating the SCR catalytic converter is designed as a double wall structure having at least a first wall and a second wall disposed on a side facing the exhaust gas flow in the first wall, Through the gap formed between the first wall and the second wall, a heat transfer medium may flow or flow. According to this embodiment of the exhaust gas after-treatment system, efficient exhaust gas after-treatment with a compact design is possible.

유익한 다른 개선예에 따르면, 열전달 매체용 회로는, 상기 갭에 유입되는 열전달 매체가 경유하는 입구, 상기 갭으로부터 내보내지는 열전달 매체가 경유하는 출구, 열전달 매체용 이송 장치 및 열전달 매체용 온도 제어 디바이스를 포함한다. 이러한 다른 개선예에 의하면, 소형의 디자인으로 효율적인 배기가스 후처리가 가능하게 된다.According to another advantageous refinement, the circuit for the heat transfer medium comprises an inlet through which the heat transfer medium entering the gap passes, an outlet through which the heat transfer medium exiting from the gap passes, a conveying device for the heat transfer medium and a temperature control device for the heat transfer medium. include According to this other improvement, an efficient exhaust gas post-treatment is possible with a compact design.

유익한 다른 개선예에 따르면, 반응실의 제1 벽의 두께와 반응실의 제2 벽의 두께 사이의 비는 적어도 10:3에, 바람직하게는 적어도 10:2에, 특히 바람직하게는 적어도 10:1에 상당한다. 이러한 다른 개선예에 의하면, 소형의 디자인으로 효율적인 배기가스 후처리가 가능하게 된다.According to another advantageous refinement, the ratio between the thickness of the first wall of the reaction chamber and the thickness of the second wall of the reaction chamber is at least 10:3, preferably at least 10:2, particularly preferably at least 10: equivalent to 1. According to this other improvement, an efficient exhaust gas post-treatment is possible with a compact design.

더 유익한 다른 개선예에 따르면, 반응실의 제1 벽과 반응실의 제2 벽 사이에 있는 갭의 두께가 적어도 2 ㎜에, 바람직하게는 적어도 4 ㎜에, 특히 바람직하게는 적어도 6 ㎜에 상당한다. 이러한 다른 개선예에 의하면, 소형의 디자인으로 효율적인 배기가스 후처리가 가능하게 된다.According to another further advantageous refinement, the thickness of the gap between the first wall of the reaction chamber and the second wall of the reaction chamber corresponds to at least 2 mm, preferably at least 4 mm, particularly preferably at least 6 mm. do. According to this other improvement, an efficient exhaust gas post-treatment is possible with a compact design.

본 발명에 따른 내연기관은 청구항 7에 규정되어 있다. 본 발명에 따른 내연기관의 작동 방법은 청구항 9에 규정되어 있다.An internal combustion engine according to the invention is defined in claim 7. A method of operating an internal combustion engine according to the invention is defined in claim 9 .

특히 바람직하게는, 내연기관은, 고압 터빈을 포함하는 제1 배기가스 터보차저 및 저압 터빈을 포함하는 제2 배기가스 터보차저를 갖는 다단 배기가스 과급 시스템을 포함하고, 상기 고압 터빈과 상기 저압 터빈의 사이에 배기가스 후처리 시스템이 연결되어 있다.Particularly preferably, the internal combustion engine comprises a multistage exhaust gas supercharging system having a first exhaust gas turbocharger comprising a high pressure turbine and a second exhaust gas turbocharger comprising a low pressure turbine, said high pressure turbine and said low pressure turbine An exhaust gas aftertreatment system is connected between the

본 발명의 더 바람직한 개선예는, 종속 청구항과 이하의 상세한 설명을 통해 확보된다. 도면을 통해 본 발명의 예시적인 실시형태를 보다 상세히 설명하지만, 이 도면에 제한되는 것은 아니다. 도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 후처리 시스템을 갖는 내연기관의 개략적인 사시도이고;
도 2는 도 1의 배기가스 후처리 시스템의 상세도이며; 그리고
도 3은 도 2의 상세도이다.Further preferred developments of the present invention are obtained from the dependent claims and the following detailed description. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but not limited thereto. In the drawing,
1 is a schematic perspective view of an internal combustion engine having an exhaust gas aftertreatment system according to the present invention;
Fig. 2 is a detailed view of the exhaust gas aftertreatment system of Fig. 1; And
3 is a detailed view of FIG. 2 .

본 발명은 내연기관의 배기가스 후처리 시스템, 예컨대 발전소에 있는 고정식 내연기관에 대한 배기가스 후처리 시스템 또는 선박에 채용되는 비고정식 내연기관에 대한 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이고, 특히 상기 배기가스 후처리 시스템은 중유로 작동되는 선박에 있는 디젤 기관에서 채용되는 것이다. 또한, 본 발명은 상기한 배기가스 후처리 시스템을 구비하는 내연기관과, 내연기관의 작동 방법에 관한 것이다. 도 1은 배기가스 과급 시스템(2) 및 배기가스 후처리 시스템(3)을 구비하는 내연기관(1)의 배치 구성을 보여준다. 내연기관은 비고정식 또는 고정식 내연기관일 수 있고, 특히 비고정식으로 작동되는 선박의 내연기관일 수 있다. 내연기관(1)의 실린더를 빠져나가는 배기가스는, 내연기관(1)에 공급되는 과급 공기를 압축하기 위한 기계 에너지를 배기가스의 열에너지로부터 얻기 위해, 배기가스 과급 시스템(2)에서 이용된다. 따라서, 도 1은 복수 개의 배기가스 터보차저, 즉 고압측의 제1 배기가스 터보차저(4) 및 저압측의 제2 배기가스 터보차저(5)를 포함하는, 배기가스 과급 시스템 또는 배기가스 터보차저 시스템(2)을 갖는 내연기관(1)을 보여준다. 내연기관(1)의 실린더를 빠져나가는 배기가스는, 초기에는 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)을 통과해 흐르고, 이 고압 터빈에서 팽창되며, 이 프로세스에서 얻어지는 에너지는, 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 압축기에서 과급 공기를 압축하기 위해 이용된다. 배기가스의 흐름 방향에서 보았을 때, 제2 배기가스 터보차저(5)는 제1 배기가스 터보차저(4)의 하류측에 배치되어 있어, 이미 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)을 통과한 배기가스는, 제2 배기가스 터보차저(5)를 경유하여, 즉 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7)을 경유하여 안내된다. 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7)에서, 배기가스는 더 팽창되고, 이 프로세스에서 얻어지는 에너지는, 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 압축기에서, 마찬가지로 내연기관(1)의 실린더에 공급되는 과급 공기를 압축하기 위해 이용된다.The present invention relates to an exhaust gas after-treatment system for an internal combustion engine, for example an exhaust gas after-treatment system for a stationary internal combustion engine in a power plant or an exhaust gas after-treatment system for a non-stationary internal combustion engine employed on a ship, in particular the exhaust gas Aftertreatment systems are those employed in diesel engines on ships powered by heavy oil. The present invention also relates to an internal combustion engine having the exhaust gas after-treatment system described above, and to a method of operating the internal combustion engine. 1 shows the arrangement of an internal combustion engine 1 having an exhaust gas supercharging system 2 and an exhaust gas aftertreatment system 3 . The internal combustion engine may be a stationary or stationary internal combustion engine, in particular an internal combustion engine of a stationary operated vessel. The exhaust gas exiting the cylinder of the internal combustion engine 1 is used in the exhaust gas charging system 2 to obtain mechanical energy for compressing the charging air supplied to the internal combustion engine 1 from the thermal energy of the exhaust gas. Accordingly, FIG. 1 shows an exhaust gas turbocharging system or exhaust gas turbocharger comprising a plurality of exhaust gas turbochargers, namely a first exhaust gas turbocharger 4 on the high pressure side and a second exhaust gas turbocharger 5 on the low pressure side. An internal combustion engine 1 with a charger system 2 is shown. The exhaust gas exiting the cylinder of the internal combustion engine 1 initially flows through the high pressure turbine 6 of the first exhaust gas turbocharger 4 and is expanded in this high pressure turbine, the energy obtained in this process being: It is used to compress the charge air in the high-pressure compressor of the first exhaust gas turbocharger 4 . When viewed from the flow direction of the exhaust gas, the second exhaust gas turbocharger 5 is disposed on the downstream side of the first exhaust gas turbocharger 4, so that the high-pressure turbine ( The exhaust gas that has passed through 6) is guided via the second exhaust gas turbocharger 5 , that is, via the low pressure turbine 7 of the second exhaust gas turbocharger 5 . In the low-pressure turbine 7 of the second exhaust gas turbocharger 5 , the exhaust gas is further expanded, and the energy obtained in this process, in the low-pressure compressor of the second exhaust gas turbocharger 5 , likewise the internal combustion engine 1 ) is used to compress the charge air supplied to the cylinder.

1단 과급 엔진의 경우에는, 1개의 배기가스 터빈의 상류측의 배치 구성이 유사하게, 그곳에 존재하는 높은 압력 및 온도 레벨을 반응을 돕는 데 이용하기에, 적합하다.In the case of a single-stage supercharged engine, the arrangement upstream of one exhaust gas turbine is similarly suitable to use the high pressure and temperature levels present therein to aid the reaction.

2개의 배기가스 터보차저(4, 5)를 포함하는 배기가스 과급 시스템(2) 이외에도, 내연기관(1)은, 예컨대 SCR, CH4, HCHO, 또는 산화 배기가스 후처리 시스템인 배기가스 후처리 시스템(3)을 포함한다. 배기가스 후처리 시스템(3)은 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)과 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7) 사이에 연결되어 있고, 이에 따라 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)을 빠져나가는 배기가스는 초기에, 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7)의 영역에 도달하기 전에, 배기가스 후처리 시스템(3)을 경유하여 안내될 수 있다.In addition to the exhaust gas supercharging system 2 comprising two exhaust gas turbochargers 4 , 5 , the internal combustion engine 1 has an exhaust gas aftertreatment system, for example an SCR, CH 4 , HCHO, or an oxidized exhaust gas aftertreatment system. system (3). The exhaust gas aftertreatment system 3 is connected between the high pressure turbine 6 of the first exhaust gas turbocharger 4 and the low pressure turbine 7 of the second exhaust gas turbocharger 5 , and thus the first The exhaust gases exiting the high-pressure turbine 6 of the exhaust gas turbocharger 4 initially, before reaching the region of the low-pressure turbine 7 of the second exhaust gas turbocharger 5, are introduced into the exhaust gas aftertreatment system ( It can be guided via 3).

도 1은 제1 배기가스 터보차저(4)의 고압 터빈(6)에서 나와 이동하기 시작하여, 반응실(10)에 배치된 SCR 촉매 컨버터(9) 쪽으로 안내되는 배기가스가 경유하는 배기가스 공급 라인(8)을 보여준다.1 shows the exhaust gas supply through which the exhaust gas starts moving out of the high-pressure turbine 6 of the first exhaust gas turbocharger 4 and is guided toward the SCR catalytic converter 9 disposed in the reaction chamber 10 . Line (8) is shown.

또한, 도 1은 배기가스를 SCR 촉매 컨버터(9)로부터 제2 배기가스 터보차저(5)의 저압 터빈(7) 쪽으로 배출하는 역할을 하는 배기가스 배출 라인(11)을 보여준다.1 also shows an exhaust gas discharge line 11 serving to discharge the exhaust gas from the SCR catalytic converter 9 towards the low pressure turbine 7 of the second exhaust gas turbocharger 5 .

저압 터빈(7)에서 나와 이동하기 시작하는 배기가스가 라인(21)을 경유하여, 특히 실외로 흘러간다.The exhaust gas, which exits the low-pressure turbine 7 and begins to move, flows via the line 21 , in particular outdoors.

반응실(10)로 그리고 이에 따라 반응실(10) 내에 배치된 SCR 촉매 컨버터(9)로 이어지는 배기가스 공급 라인(8)과, 반응실(10)로부터 그리고 이에 따라 SCR 촉매 컨버터(9)로부터 이어져 나오는 배기가스 배출 라인(11)은, 차단 요소(13)가 통합되어 있는 우회로(12)를 통해 연결된다. 차단 요소(13)가 폐쇄되어 있는 상태에서, 우회로(12)는 폐쇄되어 있고, 이에 따라 배기가스는 우회로를 경유하여 흐르지 못한다. 이와 대조적으로, 특히 차단 요소(13)가 개방되어 있는 경우에, 배기가스는 우회로(12)를 경유하여, 즉 반응실(10)을 지나서 그리고 이에 따라 반응실(10) 내에 배치된 SCR 촉매 컨버터(9)를 지나서 흐를 수 있다.An exhaust gas supply line 8 leading to the reaction chamber 10 and thus to the SCR catalytic converter 9 arranged in the reaction chamber 10 , and from the reaction chamber 10 and thus from the SCR catalytic converter 9 . The exhaust gas discharge line 11 that follows is connected via a bypass 12 in which a blocking element 13 is integrated. With the blocking element 13 closed, the bypass 12 is closed, so that no exhaust gas flows via the bypass. In contrast, in particular when the blocking element 13 is open, the exhaust gas passes via the bypass 12 , ie through the reaction chamber 10 and thus an SCR catalytic converter arranged in the reaction chamber 10 . It can flow past (9).

도 2는 우회로(12)가 차단 요소(13)를 통해 폐쇄되어 있는 상태에서, 배기가스 후처리 시스템(3)을 통과하는 배기가스의 흐름을 화살표 14로 보여주는 것으로서, 배기가스 공급 라인(8)이 하류측 단부(15)를 통해 반응실(10) 쪽으로 통하고 있고, 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)의 구역에서 배기가스는 약 180°의 흐름 방향 전환을 하게 되며, 이 흐름 방향 전환 후에 배기가스는 SCR 촉매 컨버터(9)를 경유하여 안내된다는 것이, 도 2에 뚜렷이 드러나 있다.FIG. 2 shows the flow of exhaust gas through the exhaust gas aftertreatment system 3 with arrow 14 with the bypass 12 closed through the blocking element 13 , the exhaust gas supply line 8 . It passes through the downstream end (15) towards the reaction chamber (10), and in the region of the downstream end (15) of the exhaust gas supply line (8) the exhaust gas has a flow direction change of about 180°, It is evident in FIG. 2 that after this flow direction change the exhaust gas is guided via the SCR catalytic converter 9 .

배기가스 후처리 시스템(3)의 배기가스 공급 라인(8)에는 유입 장치(16)가 배정되어 있는데, 이 유입 장치를 통해 환원제가, 특히 SCR 촉매 컨버터(9)의 구역에서 배기가스의 질소 산화물을 소정의 방식으로 변환하기 위해 필요한 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질이, 배기가스 흐름에 유입될 수 있다. 이러한 배기가스 후처리 시스템(3)의 유입 장치(16)는 바람직하게는, 배기가스 공급 라인(8) 내의 배기가스 흐름에 주입되는 암모니아 또는 암모니아 전구체 물질이 경유하는 주입 노즐이다. 도 2는 배기가스 공급 라인(8)의 구역에서 환원제를 배기가스 흐름에 주입하는 것을 원뿔 17로 보여준다. 배기가스의 흐름 방향에서 보았을 때, 유입 장치(16)의 하류측에 그리고 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류측에 위치해 있는, 배기가스 후처리 시스템(3)의 섹션을 혼합 섹션이라고 한다. 구체적으로, 배기가스 공급 라인(8)은 유입 장치(16)의 하류측에 혼합 섹션(18)을 제공하고, 이 혼합 섹션에서 배기가스는 SCR 촉매 컨버터(9)의 상류측의 환원제와 혼합될 수 있다.The exhaust gas supply line 8 of the exhaust gas aftertreatment system 3 is provided with an inlet device 16 , through which a reducing agent, in particular nitrogen oxides of the exhaust gas in the region of the SCR catalytic converter 9 . Ammonia or ammonia precursor material necessary to convert in a predetermined manner may be introduced into the exhaust gas stream. The inlet device 16 of this exhaust gas aftertreatment system 3 is preferably an injection nozzle through which ammonia or ammonia precursor material is injected into the exhaust gas stream in the exhaust gas supply line 8 . FIG. 2 shows with cone 17 the injection of reducing agent into the exhaust gas stream in the region of the exhaust gas supply line 8 . The section of the exhaust gas aftertreatment system 3 , which is located downstream of the inlet device 16 and upstream of the SCR catalytic converter 9 , as seen in the flow direction of the exhaust gas, is referred to as a mixing section. Specifically, the exhaust gas supply line 8 provides a mixing section 18 on the downstream side of the inlet device 16 , in which the exhaust gas is to be mixed with the reducing agent upstream of the SCR catalytic converter 9 . can

배기가스 공급 라인(8)은 하류측 단부(15)를 통해 반응실(10) 쪽으로 통하고 있다. 이러한 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에는, 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에 대해 변위 가능한 배플 요소(19)가 배정되어 있다. 도시된 예시적인 실시형태에서, 배플 요소(19)는, 반응실(10) 쪽으로 통하고 있는 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에 대해 선형으로 변위 가능하다. The exhaust gas supply line 8 runs through the downstream end 15 towards the reaction chamber 10 . At the downstream end 15 of this exhaust gas supply line 8 , a baffle element 19 displaceable with respect to the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 is assigned. In the exemplary embodiment shown, the baffle element 19 is linearly displaceable with respect to the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 leading towards the reaction chamber 10 .

하류측 단부(15)에서 배기가스 공급 라인(8)을 차단하거나, 또는 하류측 단부(15)에서 배기가스 공급 라인을 개방하기 위해, 배플 요소(19)가 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에 대해 변위 가능하다. 구체적으로, 배플 요소(19)가 하류측 단부(15)에서 배기가스 공급 라인(8)을 차단하는 경우에는, 이후에 배기가스가 SCR 촉매 컨버터(9) 또는 SCR 촉매 컨버터(9)를 수용하는 반응실(10)을 완전히 지나가게 안내하기 위해, 우회로(12)의 차단 요소(13)가 개방되는 것이 바람직하다. In order to block the exhaust gas supply line 8 at the downstream end 15 or to open the exhaust gas supply line at the downstream end 15 , a baffle element 19 is installed downstream of the exhaust gas supply line 8 . It is displaceable with respect to the side end 15 . Specifically, if the baffle element 19 blocks the exhaust gas supply line 8 at the downstream end 15 , then the exhaust gas receives the SCR catalytic converter 9 or the SCR catalytic converter 9 . In order to guide the reaction chamber 10 completely through, it is preferred that the blocking element 13 of the bypass 12 is open.

구체적으로, 배플 요소(19)가 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)를 개방하는 경우, 우회로(12)의 차단 요소(13)는 완전히 폐쇄될 수 있거나 또는 적어도 부분적으로 개방될 수 있다. 구체적으로, 배플 요소(19)가 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)를 개방하는 경우, 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에 대한 배플 요소(19)의 상대 위치는, 특히 배기가스 공급 라인(8)을 통과하는 배기가스 질량 유량 및/또는 배기가스 공급 라인(8)에서의 배기가스의 온도 및/또는 유입 장치(16)를 통해 배기가스 흐름에 유입되는 환원제의 양에 따라 좌우된다.Specifically, when the baffle element 19 opens the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 , the blocking element 13 of the bypass 12 can be completely closed or at least partially open. can Specifically, when the baffle element 19 opens the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 , the The relative positions are, in particular, the exhaust gas mass flow through the exhaust gas supply line 8 and/or the temperature of the exhaust gases in the exhaust gas supply line 8 and/or the entry into the exhaust gas flow through the inlet device 16 . It depends on the amount of reducing agent used.

배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)가 폐쇄된 상태에 있어서 배플 요소(19)의 다른 기능은, 배기가스 흐름 내에 존재하는 환원제의 임의의 액적이 SCR 촉매 컨버터(9)의 구역에 도달하는 것을 방지하기 위해, 상기한 환원제의 액적이 배플 요소(19)에 도달하고 이 배플 요소에서 포집 및 무화(霧化)되는 것에 있다. 특히, 하류측 단부(15)가 개방된 상태에 있어서 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에 대한 배플 요소(19)의 위치에 의해, 배플 요소(19)의 구역에 있어서 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15) 구역에서 방향 전환되는 배기가스가, 보다 강력하게 반경방향 내측에 배치된 섹션 쪽으로, 또는 보다 강력하게 반경방향 외측에 배치된 SCR 촉매 컨버터(9)의 섹션 쪽으로 지향 또는 조향되는가를 결정할 수도 있다.Another function of the baffle element 19 in the closed state of the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 is that any droplets of reducing agent present in the exhaust gas stream will be removed from the zone of the SCR catalytic converter 9 . In order to prevent the above-mentioned reducing agent from reaching the baffle element 19, it is in the baffle element where it is collected and atomized. In particular, by the position of the baffle element 19 relative to the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 with the downstream end 15 open, exhaust in the region of the baffle element 19 . In the region of the downstream end 15 of the gas supply line 8 the exhaust gas is redirected towards the more strongly radially innerly arranged section or more strongly radially outerly arranged SCR catalytic converter 9 . may determine whether it is directed or steered towards a section of

바람직한 실시형태에 따르면, 하류측 단부(15)의 구역에서 배기가스 공급 라인(8)은 확산기를 형성하는 조건으로 깔때기-모양으로 확장되어 있다. 이 때문에, 하류측 단부(15)의 구역에 있어서 배기가스 공급 라인(8)의 흐름 단면은 확대되며, 특히 도 2에 분명히 보이듯이, 배기가스의 흐름 방향에서 보았을 때, 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)의 상류측에서, 배기가스 공급 라인의 흐름 단면이 처음 감소한다. 따라서 도 2는, 배기가스 공급 라인(8)의 흐름 단면이, 배기가스의 흐름 방향에서 보았을 때, 환원제용 유입 장치(16)의 하류측에서, 초기에는 대략 일정하지만, 그 후에는 먼저 점점 가늘어지고, 최종적으로는 하류측 단부(15)의 구역에서 확대된다는 것을 보여준다. 이 경우에, 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에서 이와 같이 흐름 단면이 확대되는 것은, 하류측 단부(15)의 상류측에서 점점 가늘어지는 배기가스 공급 라인(8)이 초기에 경유하는 섹션보다 짧은 배기가스 공급 라인(8)의 섹션을 경유하여 실시되는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment, in the region of the downstream end 15 , the exhaust gas supply line 8 is expanded in a funnel-shaped manner with the condition that it forms a diffuser. For this reason, the flow cross section of the exhaust gas supply line 8 in the region of the downstream end 15 is enlarged, and as seen in the flow direction of the exhaust gas, especially as clearly shown in FIG. 2 , the exhaust gas supply line 8 ) upstream of the downstream end 15 , the flow cross-section of the exhaust gas supply line decreases first. Therefore, FIG. 2 shows that the flow cross section of the exhaust gas supply line 8 is, when viewed from the flow direction of the exhaust gas, on the downstream side of the inflow device 16 for the reducing agent, it is initially approximately constant, but then tapers first. and finally enlarged in the region of the downstream end 15 . In this case, such an enlargement of the flow cross section at the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 means that the exhaust gas supply line 8 tapered at the upstream side of the downstream end 15 is initially It is preferably carried out via a section of the exhaust gas supply line (8) shorter than the section via the .

배플 요소(19)는, 배기가스용 흐름 가이드를 형성하는 조건으로 배기가스 공급 라인(8)에 면하는 측면(20)에서, 만곡되어 있고, 바람직하게는 종 모양으로 만곡되어 있다. 따라서, 배플 요소(19)에 있어서, 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에 면하는 배플 요소(19)의 반경방향 내측 섹션에 있는 측면(20)은, 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)까지의 거리가, 배플 요소의 반경방향 외측 섹션에 있는 측면보다 짧다는 것은, 도 3을 보아 분명하다. 배플 요소(19)는 배기가스의 흐름 방향에 대항하여 측면(20)의 중앙에서 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15) 쪽으로 인발되거나 만곡되어 있다.The baffle element 19 is curved, preferably bell-shaped, on the side 20 facing the exhaust gas supply line 8 , provided that it forms a flow guide for the exhaust gas. Thus, in the baffle element 19 , the side 20 in the radially inner section of the baffle element 19 facing the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 is It is evident from FIG. 3 that the distance to the downstream end 15 of 8) is shorter than the side at the radially outer section of the baffle element. The baffle element 19 is drawn or curved from the center of the side face 20 towards the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 against the flow direction of the exhaust gas.

특히 도 2에 분명히 보이듯이, 배기가스 공급 라인(8)과 배기가스 배출 라인(11)은, 반응실(10)의 공통의 제1 측면(22)에 연결되어 있거나, 및/또는 상기 공통의 제1 측면(22)에서 나오기 시작하여 반응실(10) 쪽으로 통하거나 연장되어 있다.As is particularly evident in FIG. 2 , the exhaust gas supply line 8 and the exhaust gas exhaust line 11 are connected to a common first side 22 of the reaction chamber 10 , and/or said common It begins to emerge from the first side 22 and leads or extends towards the reaction chamber 10 .

여기서, 배기가스 공급 라인(8)은, 반응실(10)의 제1 측면(22)의 반대편에 위치해 있는 반응실(10)의 제2 측면(23)에 인접하게 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)가 배치되는 방식으로, 반응실(10) 내로 연장되어 있는 반면에, 배기가스 배출 라인(11)은 제1 측면(22)에서 반응실(10) 쪽으로 통해 있다. 따라서, 배기가스 공급 라인(8)을 경유하여 공급된 배기가스는, 배기가스 공급 라인(8)의 하류측 단부(15)에 대향하여 배치되어 있는 반응실(10)의 제2 측면(23)의 구역에서 약 180°로 방향 전환되고, 그 후에 SCR 촉매 컨버터(9)를 경유하여 흐르며, 뒤이어 제1 측면(22)을 경유하여 배기가스 배출 라인(11)의 구역 안으로 흐른다. 여기서 반응실(10)의 제1 측면(22)에 인접한 배기가스 배출 라인(11)이, 외측의 특정 섹션에서 배기가스 공급 라인(8)을 둘러싸고 있는 것은, 바람직하게는 동심 관계로 둘러싸고 있는 것은, 도 2를 보아 분명하다.Here, the exhaust gas supply line 8 is adjacent to the second side 23 of the reaction chamber 10 located opposite the first side 22 of the reaction chamber 10, the exhaust gas supply line 8 The exhaust gas exhaust line 11 runs from the first side 22 towards the reaction chamber 10 , while extending into the reaction chamber 10 in such a way that the downstream end 15 of the . Accordingly, the exhaust gas supplied via the exhaust gas supply line 8 is disposed opposite to the downstream end 15 of the exhaust gas supply line 8 on the second side surface 23 of the reaction chamber 10 . It is diverted by about 180° in the section of , then flows via the SCR catalytic converter 9 and then via the first side 22 into the section of the exhaust gas discharge line 11 . wherein the exhaust gas exhaust line 11 adjacent to the first side 22 of the reaction chamber 10 surrounds the exhaust gas supply line 8 in a specific section on the outside, preferably in a concentric relationship , which is evident from FIG. 2 .

배기가스 후처리 시스템(3)을 포함하는 내연기관(1)의 매우 효율적인 배기가스 후처리와 매우 효율적인 작동을 가능하게 하기 위해, 적어도 SCR 촉매 컨버터(9)를 수용하는 반응실(10)은, 즉 적어도 상기 두 측면(22, 23)의 사이에 배치된 반응실(10)의 벽(32)의 구역에 있어서의 특정 섹션에서는, 이중벽 구조로 형성되어 있다.In order to enable very efficient exhaust gas aftertreatment and very efficient operation of the internal combustion engine 1 comprising the exhaust gas aftertreatment system 3 , the reaction chamber 10 containing at least the SCR catalytic converter 9 comprises: That is, at least in a specific section in the region of the wall 32 of the reaction chamber 10 disposed between the two side surfaces 22 and 23, it is formed in a double-walled structure.

이 때문에, 배기가스의 열에너지가 배기가스에 유지되고 반응실(10)의 벽들에 과도하게 발산되지 않는 것이 보장된다. 높은 배기가스 온도는 한편으로는 SCR 촉매 컨버터(9)의 구역에서의 효율적인 배기가스 후처리에 유리하고, 다른 한편으로는 배기가스 후처리 장치(3)의 하류측에 위치해 있는 배기가스 터보차저의 효율적인 작동에 유리하다.For this reason, it is ensured that the thermal energy of the exhaust gas is retained in the exhaust gas and not excessively radiated to the walls of the reaction chamber 10 . The high exhaust gas temperature is advantageous on the one hand for efficient exhaust gas aftertreatment in the zone of the SCR catalytic converter 9 , and on the other hand the exhaust gas turbocharger located downstream of the exhaust gas aftertreatment device 3 . It is advantageous for efficient operation.

배기가스 공급 라인(8) 및/또는 배기가스 배출 라인(11)도 또한 적어도 이중벽 구조로 형성하는 것이 가능하다.It is also possible to form the exhaust gas supply line 8 and/or the exhaust gas discharge line 11 as at least a double-walled structure.

SCR 촉매 컨버터(9)의 구역에서의 높은 배기가스 온도는, 환원제의 바람직하지 않은 이차 반응을, 특히 황산 암모니아 및/또는 중황산 암모니아의 형성을 방지하는 데 유리하다. 너무 낮은 배기가스 온도에서 생성될 수 있는 바람직하지 않은 상기한 부산물들은, SCR 촉매 컨버터(9)를 파괴할 수 있고, 이에 따라 배기가스 후처리의 효율성을 떨어뜨릴 수 있다.The high exhaust gas temperature in the zone of the SCR catalytic converter 9 is advantageous for avoiding undesirable secondary reactions of the reducing agent, in particular the formation of ammonia sulfate and/or ammonia bisulfate. The above-mentioned undesirable by-products, which may be produced at too low exhaust gas temperature, may destroy the SCR catalytic converter 9 and thus reduce the efficiency of exhaust gas after-treatment.

또한, 이미 설명한 바와 같이, 배기가스 후처리 장치(3)의 높은 배기가스 온도는, 흐름에서 보았을 때 배기가스 후처리 장치(3)의 하류측에 배치된 배기가스 터보차저를, 특히 이 배기가스 터보차저의 저압 터빈을, 효율적으로 작동시키는 데 있어서 유리하다.In addition, as already described, the high exhaust gas temperature of the exhaust gas after-treatment device 3 causes the exhaust gas turbocharger disposed downstream of the exhaust gas after-treatment device 3 as seen from the flow, especially this exhaust gas It is advantageous for efficiently operating a turbocharged low-pressure turbine.

SCR 촉매 컨버터(9)를 수용하는 반응실(10)은, 적어도 벽(32)의 구역에 있는 제1 벽(24)과, 제1 벽(24)에 있어서 배기가스 흐름(도시 생략)에 면하는 측에 있는 제2 벽(25)을 포함한다. SCR 촉매 컨버터(9)를 수용하는 반응실(10)의 제1 벽(24)과 제2 벽(25)의 사이에는 갭(26)이 형성되어 있고, 이 갭을 통하여 열전달 매체가 흐르거나 또는 흐를 수 있다.The reaction chamber 10 containing the SCR catalytic converter 9 has a first wall 24 at least in the region of the wall 32 , and in the first wall 24 facing the exhaust gas flow (not shown). and a second wall (25) on the opposite side. A gap 26 is formed between the first wall 24 and the second wall 25 of the reaction chamber 10 housing the SCR catalytic converter 9, through which a heat transfer medium flows or can flow

반응실(10)의 제1 벽(24)은, 제1 벽이 최대 압력을 견뎌내는 방식으로 최대 압력에 대하여 설계된 두께를 제1 벽이 갖도록 설계되어 있다. 최대 압력은 4 바아 이하이다.The first wall 24 of the reaction chamber 10 is designed such that it has a designed thickness for the maximum pressure in such a way that the first wall withstands the maximum pressure. The maximum pressure is not more than 4 bar.

제2 벽(25)은 제1 벽(24)의 두께보다 작은 두께를 갖는다. 도 3에서 제1 벽의 두께는 d1으로 표시되어 있고, 제2 벽(25)의 두께는 d2로 표시되어 있으며, 제1 벽과 제2 벽(25)의 사이에 형성된 갭(26)의 치수는 ℓ12로 표시되어 있다.The second wall 25 has a thickness that is less than the thickness of the first wall 24 . In FIG. 3 , the thickness of the first wall is indicated by d1 , the thickness of the second wall 25 is indicated by d2 , and the dimension of the gap 26 formed between the first and second walls 25 . is denoted by ℓ12.

유익한 다른 개선예에 따르면, 반응실(10)의 제1 벽(24)의 두께(d1)와 반응실(10)의 제2 벽(25)의 두께(d2) 사이의 비는 적어도 10:3에, 바람직하게는 적어도 10:2에, 특히 바람직하게는 적어도 10:1에 상당한다.According to another advantageous refinement, the ratio between the thickness d1 of the first wall 24 of the reaction chamber 10 and the thickness d2 of the second wall 25 of the reaction chamber 10 is at least 10:3 , preferably at least 10:2, particularly preferably at least 10:1.

반응실(10)의 제1 벽(24)과 반응실(10)의 제2 벽(25) 사이에 있는 에어 갭의 치수(ℓ12)는 적어도 2 ㎜에, 바람직하게는 적어도 4 ㎜에, 특히 바람직하게는 적어도 6 ㎜에 상당한다.The dimension l12 of the air gap between the first wall 24 of the reaction chamber 10 and the second wall 25 of the reaction chamber 10 is at least 2 mm, preferably at least 4 mm, in particular Preferably it corresponds to at least 6 mm.

반응실(10)의 제1 벽(24)의 질량과 열용량의 곱은, 반응실(10)의 제2 벽(25)의 질량과 열용량의 대응하는 곱보다 큰 것이 바람직하다.Preferably, the product of the heat capacity and the mass of the first wall 24 of the reaction chamber 10 is greater than the corresponding product of the mass of the second wall 25 of the reaction chamber 10 and the heat capacity.

반응실(10)의 제1 벽(24)과 반응실(10)의 제2 벽(25)은 양자 모두 금속 재료, 예를 들어 강철로 만들어질 수 있다. 제1 벽(24)은 금속 재료로 만들어지고 제2 벽(25)은 세라믹 재료로 만들어지는 구성이 바람직하다. 마찬가지로, 제1 벽(24)과 제2 벽(25)은 각각 금속 재료로 만들어지는 것도 가능하며, 이 경우 배기가스 흐름에 면하는 측에서 제2 벽(25)은 세라믹 코팅을 갖는 것이 바람직할 수 있다.The first wall 24 of the reaction chamber 10 and the second wall 25 of the reaction chamber 10 may both be made of a metallic material, for example steel. Preferably, the first wall 24 is made of a metal material and the second wall 25 is made of a ceramic material. Likewise, it is also possible that the first wall 24 and the second wall 25 are each made of a metallic material, in which case the second wall 25 on the side facing the exhaust gas flow preferably has a ceramic coating. can

본 발명의 측면에서, 반응실(10)의 제1 벽(26)과 반응실(10)의 제2 벽(24)의 사이에 형성된 갭(26)을 통하여, 열전달 매체가 흐르거나 또는 흐를 수 있다. 이 때문에, 특히 SCR 촉매 컨버터(9)가 계속해서 최적의 작동 온도로 작동되는 최적의 배기가스 후처리를 보장하기 위하여, 반응실(10)은 소정의 온도에 이르게 될 수 있다.In an aspect of the present invention, through the gap 26 formed between the first wall 26 of the reaction chamber 10 and the second wall 24 of the reaction chamber 10, the heat transfer medium may flow or flow. there is. To this end, the reaction chamber 10 can be brought to a predetermined temperature, in particular in order to ensure an optimal exhaust gas aftertreatment in which the SCR catalytic converter 9 continues to operate at an optimal operating temperature.

따라서, 배기가스 후처리 시스템(30)은 열전달 매체용 회로(27)를 포함하고, 상기 회로(27)는, 갭(26)에 유입되는 열전달 매체가 경유하는 입구(28), 갭(26)으로부터 내보내지는 열전달 매체가 경유하는 출구(29), 열전달 매체용 이송 장치(30) 및 열전달 매체용 온도 제어 디바이스(31)를 포함한다.Accordingly, the exhaust gas aftertreatment system 30 comprises a circuit 27 for a heat transfer medium, the circuit 27 comprising an inlet 28 through which the heat transfer medium entering the gap 26 passes, the gap 26 . It comprises an outlet 29 through which the heat-transfer medium exits from the heat-transfer medium passes, a conveying device 30 for the heat-transfer medium and a temperature control device 31 for the heat-transfer medium.

따라서, 온도 제어 디바이스(31)에서의 소정의 설정값 온도에 이르게 된 열전달 매체는, 입구(28)를 경유하여, 반응실(10)의 제1 벽(24)과 제2 벽(25)의 사이에 형성된 갭(26)에 유입될 수 있고, 그 결과 열전달 매체는 갭(26)을 통해 흐를 수 있으며, 이에 따라 반응실(10)을 특히 제2 벽(25)을 통하여 온도-제어할 수 있다. 갭(26)을 통해 유동한 열전달 매체는, 이송 장치(30)의 도움을 받아 갭(26)으로부터 출구(29)를 경유하여 빼내어질 수 있고, 그 후에 폐회로의 조건에서 열전달 매체를 안내하기 위하여 다시 온도-제어 디바이스(31)를 경유하여 이송될 수 있다.Accordingly, the heat transfer medium, which has reached a predetermined setpoint temperature in the temperature control device 31 , passes through the inlet 28 to the first wall 24 and the second wall 25 of the reaction chamber 10 . It can enter the gap 26 formed therebetween, so that the heat transfer medium can flow through the gap 26 , thereby temperature-controlling the reaction chamber 10 in particular through the second wall 25 . there is. The heat transfer medium flowing through the gap 26 can be withdrawn from the gap 26 via the outlet 29 with the aid of a conveying device 30 and thereafter to guide the heat transfer medium in closed loop conditions. It can again be conveyed via the temperature-control device 31 .

열전달 매체는 가스, 특히 공기, 또는 예를 들어 물과 같은 유체일 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 반응실(10) 내에 배치된 SCR 촉매 컨버터(9)의 구역에서 최적의 작동 온도로 최적의 배기가스 후처리를 할 수 있게 하기 위해, 반응실(10)은 열전달 매체에 의해 소정의 온도에 이르게 될 수 있다.The heat transfer medium may be a gas, in particular air, or a fluid such as water for example. As already explained, in order to enable an optimal exhaust gas aftertreatment at an optimal operating temperature in the zone of the SCR catalytic converter 9 arranged in the reaction chamber 10, the reaction chamber 10 is provided by means of a heat transfer medium. A predetermined temperature may be reached.

열전달 매체는 배기가스와 접촉하지 않게 된다. 따라서, 이송 장치(30) 및 온도-제어 디바이스(31)는 부식성 가스와 접촉하지 않게 된다. 구체적으로, 이송 장치(30)는 펌프 또는 블로워이다. 온도 제어 디바이스(31)는 열 교환기 또는 다른 가열 장치인 것이 바람직하다.The heat transfer medium does not come into contact with the exhaust gas. Accordingly, the conveying device 30 and the temperature-controlling device 31 do not come into contact with the corrosive gas. Specifically, the conveying device 30 is a pump or blower. The temperature control device 31 is preferably a heat exchanger or other heating device.

또한, 본 발명은 상기한 배기가스 후처리 시스템(3)을 갖는 내연기관의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법에 따르면, 반응실(10)의 제1 벽(24)과 제2 벽(25) 사이의 갭(26)을 통해 흐르는 열전달 매체를 통하여, 내연기관(1)의 작동 상황에 따라, 반응실(10)이 자동적으로 온도 제어되는 구성이 제공된다.The invention also relates to a method of operating an internal combustion engine having the exhaust gas aftertreatment system (3) described above. According to the method according to the invention, through the heat transfer medium flowing through the gap 26 between the first wall 24 and the second wall 25 of the reaction chamber 10 , the Accordingly, a configuration in which the reaction chamber 10 is automatically temperature controlled is provided.

이와 관련하여, 예를 들어 특히 내연기관이 냉간 시동 작동 모드로 작동되는 경우, 내연기관의 실제 시동 이전에, 갭(26)을 통해 흐르는 열전달 매체를 통하여 반응실(10)을 설정값 온도로 가열하는 것이 가능하다.In this connection, the reaction chamber 10 is heated to a setpoint temperature via a heat transfer medium flowing through the gap 26 , for example, in particular when the internal combustion engine is operated in the cold start operating mode, before the actual start-up of the internal combustion engine. it is possible to do

마찬가지로, 온도 센서의 도움을 받아 반응실(10) 내의 온도를 검출하는 것이 가능하고, 특히 반응실(10) 내의 온도가 한계값보다 낮을 때, 갭(26)을 통해 흐르는 열전달 매체를 통하여 반응실(10)을 설정값 온도로 가열하는 것이 가능하다.It is likewise possible to detect the temperature in the reaction chamber 10 with the aid of a temperature sensor, in particular when the temperature in the reaction chamber 10 is lower than a threshold value through the heat transfer medium flowing through the gap 26 . It is possible to heat (10) to the setpoint temperature.

앞서 이미 설명한 바와 같이, 반응실(10) 뿐만 아니라 배기가스 후처리 시스템(3)의 배기가스 공급 라인(8) 및/또는 배기가스 배출 라인(11)도 이중벽 구조로 구현될 수 있다.As already described above, not only the reaction chamber 10 but also the exhaust gas supply line 8 and/or the exhaust gas discharge line 11 of the exhaust gas aftertreatment system 3 may be implemented with a double wall structure.

배기가스 공급 라인(8) 및/또는 배기가스 배출 라인(11)에서 배기가스 후처리 온도에 영향을 미치기 위하여, 배기가스 공급 라인(8) 및/또는 배기가스 배출 라인(11)의 구역에서도, 대응 벽들 사이에 갭이 형성될 수 있고, 이 갭을 통해 열전달 매체가 전술한 방식으로 안내될 수 있다. 마찬가지로 우회로(12)도 이중벽 구조로 구현될 수 있다.In order to influence the exhaust gas aftertreatment temperature in the exhaust gas supply line 8 and/or the exhaust gas exhaust line 11 , also in the region of the exhaust gas supply line 8 and/or the exhaust gas exhaust line 11 , A gap can be formed between the corresponding walls, through which the heat transfer medium can be guided in the manner described above. Similarly, the bypass 12 may be implemented as a double wall structure.

도 1의 내연기관(1)의 경우, 배기가스 후처리 시스템(3)은 배기가스 과급 시스템(2) 위에 직립형으로 배치된다. 내연기관(1)의 실린더에 대한 접근은 개방되어 있지만, 배기가스 터보차저(4, 5)의 접근성이 제한된다. 그러나, 배기가스 터보차저(4, 5)에 대해 유지 보수 작업이 필요할 때, 반응실(10)은 간단히 분해될 수 있다.In the case of the internal combustion engine 1 of FIG. 1 , the exhaust gas aftertreatment system 3 is arranged upright above the exhaust gas supercharging system 2 . Although access to the cylinders of the internal combustion engine 1 is open, the access of the exhaust gas turbochargers 4 and 5 is limited. However, when maintenance work is required for the exhaust gas turbochargers 4 and 5, the reaction chamber 10 can be simply disassembled.

도 1에 도시된 배기가스 과급 시스템(2)의 위에 배기가스 후처리 시스템(3)을 배치하는 구성과는 대조적으로, 배기가스 과급 시스템(2)의 옆에, 배기가스 후처리 시스템(3)을 90° 기울여 수평하게 배치하는 구성도 또한 가능하지만, 이러한 수평 배치 구성의 경우에 배치 구성의 길이가 늘어난다. 그러나, 이 경우에는 반응실(10)을 분해할 필요가 없어, 내연기관(1)과 배기가스 과급 시스템(2)은 유지 보수 작업에 대한 제약을 받지 않으면서 이용 가능하다.In contrast to the configuration in which the exhaust gas after-treatment system 3 is arranged on top of the exhaust gas supercharging system 2 shown in FIG. 1 , next to the exhaust gas supercharging system 2 , the exhaust gas after-treatment system 3 is It is also possible to arrange horizontally inclined by 90°, but in the case of such a horizontal arrangement, the length of the arrangement is increased. However, in this case, there is no need to disassemble the reaction chamber 10, so the internal combustion engine 1 and the exhaust gas supercharging system 2 can be used without restrictions on maintenance work.

본 발명의 예시적인 실시형태는 바람직하게는 SCR 기술을 대상으로 하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니라, 특히 가스 엔진에서 또는 CH4 및 HCHO 산화 촉매 컨버터와 함께 구현될 수 있다. 1단 과급 엔진의 경우에는, 터빈의 상류측에 배기가스 후처리 시스템을 배치하는 것이 유익하다.Exemplary embodiments of the present invention are preferably directed to SCR technology, but the present invention is not limited thereto, but may be implemented in particular in gas engines or with CH 4 and HCHO oxidation catalytic converters. In the case of single-stage supercharged engines, it is advantageous to arrange an exhaust gas aftertreatment system upstream of the turbine.

1 : 내연기관 2 : 배기가스 과급 시스템
3 : 배기가스 후처리 시스템 4 : 배기가스 터보차저
5 : 배기가스 터보차저 6 : 고압 터빈
7 : 저압 터빈 8 : 배기가스 공급 라인
9 : SCR 촉매 컨버터 10 : 반응실
11 : 배기가스 배출 라인 12 : 우회로
13 : 차단 요소 14 : 배기가스 라우팅
15 : 단부 16 : 유입 장치
17 : 주입 원뿔 18 : 혼합 섹션
19 : 배플 요소 20 : 측면
21 : 라인 22 : 측면
23 : 측면 24 : 제1 벽
25 : 제2 벽 26 : 갭
27 : 회로 28 : 입구
29 : 출구 30 : 이송 장치
31 : 온도-제어 디바이스 32 : 벽1: internal combustion engine 2: exhaust gas supercharging system
3: exhaust gas after-treatment system 4: exhaust gas turbocharger
5: exhaust gas turbocharger 6: high pressure turbine
7: low pressure turbine 8: exhaust gas supply line
9: SCR catalytic converter 10: reaction chamber
11: exhaust gas discharge line 12: bypass
13: blocking element 14: exhaust gas routing
15: end 16: inlet device
17: injection cone 18: mixing section
19: baffle element 20: side
21: line 22: side
23: side 24: first wall
25: second wall 26: gap
27 circuit 28 entrance
29: exit 30: transfer device
31: temperature-control device 32: wall

Claims (12)

촉매 컨버터(9)와, 촉매 컨버터(9)로 이어지는 배기가스 공급 라인(8)과, 촉매 컨버터(9)로부터 이어져 나오는 배기가스 배출 라인(11)을 구비하는 내연기관의 배기가스 후처리 시스템(3)에 있어서, 촉매 컨버터(9)를 수용하는 반응실(10)이 적어도, 제1 벽(24)과 상기 제1 벽에 있어서 배기가스 흐름에 면하는 쪽에 배치되어 있는 제2 벽(25)을 갖는 이중벽 구조로 형성되어 있는 것과, 상기 제1 벽(24)과 상기 제2 벽(25)의 사이에 형성된 갭(26)을 통하여, 열전달 매체가 흐를 수 있는 것과, 상기 열전달 매체가 상기 배기가스와 접촉하지 않는 것과, 반응실(10)의 제1 벽(24)의 두께와 반응실(10)의 제2 벽(25)의 두께 사이의 비가 적어도 10:3에 상당하는 것과, 제1 벽의 질량과 열용량의 곱이, 제2 벽의 대응하는 곱보다 큰 것과, 반응실(10)의 제1 벽(24)과 반응실(10)의 제2 벽(25) 사이에 있는 갭(26)의 두께가 적어도 2 ㎜에 상당하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.An exhaust gas aftertreatment system for an internal combustion engine comprising a catalytic converter 9 , an exhaust gas supply line 8 leading to the catalytic converter 9 , and an exhaust gas exhaust line 11 leading from the catalytic converter 9 ( The reaction chamber (10) for accommodating the catalytic converter (9) according to 3), wherein at least a first wall (24) and a second wall (25) of the first wall are arranged on the side facing the exhaust gas flow is formed in a double-wall structure having a, and a heat transfer medium can flow through the gap 26 formed between the first wall 24 and the second wall 25, and the heat transfer medium is discharged from the exhaust. not in contact with the gas, and wherein a ratio between the thickness of the first wall 24 of the reaction chamber 10 and the thickness of the second wall 25 of the reaction chamber 10 is equal to at least 10:3; The product of the mass of the wall and the heat capacity is greater than the corresponding product of the second wall, and the gap 26 between the first wall 24 of the reaction chamber 10 and the second wall 25 of the reaction chamber 10 . ) has a thickness of at least 2 mm. 제1항에 있어서, 열전달 매체용 회로(27)가, 상기 갭(26)에 유입되는 열전달 매체가 경유하는 입구(28), 상기 갭(26)으로부터 내보내지는 열전달 매체가 경유하는 출구(29), 열전달 매체용 이송 장치(30) 및 열전달 매체용 온도 제어 디바이스(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.The heat transfer medium according to claim 1, characterized in that the circuit (27) for the heat transfer medium comprises: an inlet (28) through which the heat transfer medium entering the gap (26) passes, and an outlet (29) through which the heat transfer medium exiting from the gap (26) passes. , a conveying device (30) for the heat transfer medium and a temperature control device (31) for the heat transfer medium. 제1항 또는 제2항에 있어서, 반응실(10)의 제1 벽(24)은 반응실(10)의 제2 벽(25)보다 큰 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 배기가스 후처리 시스템.3. Exhaust gas aftertreatment system according to claim 1 or 2, characterized in that the first wall (24) of the reaction chamber (10) has a greater thickness than the second wall (25) of the reaction chamber (10). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제2항에 따른 배기가스 후처리 시스템(3)을 구비하는 내연기관(1).An internal combustion engine (1) comprising an exhaust gas aftertreatment system (3) according to claim 1 or 2. 제7항에 있어서, 내연기관에는 배기가스가 과급되고, 반응실은 적어도 하나의 배기가스 터보차저의 상류측에 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관.The internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the internal combustion engine is supercharged with exhaust gas, and the reaction chamber is arranged upstream of the at least one exhaust gas turbocharger. 제7항에 있어서, 내연기관은, 고압 터빈(6)을 포함하는 제1 배기가스 터보차저(4) 및 저압 터빈(7)을 포함하는 제2 배기가스 터보차저(5)를 갖는 다단 배기가스 과급 시스템(2)을 포함하고, 고압 터빈(6)과 저압 터빈(7)의 사이에 배기가스 후처리 시스템(3)이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.8 . The multi-stage exhaust gas according to claim 7 , wherein the internal combustion engine has a first exhaust gas turbocharger ( 4 ) comprising a high pressure turbine ( 6 ) and a second exhaust gas turbocharger ( 5 ) comprising a low pressure turbine ( 7 ). An internal combustion engine comprising a supercharging system (2), wherein an exhaust gas aftertreatment system (3) is connected between the high-pressure turbine (6) and the low-pressure turbine (7). 제7항에 있어서, 제1 벽(24)과 제2 벽(25) 사이의 갭(26)을 통해 흐르는 열전달 매체를 통하여, 내연기관(1)의 작동 상황에 따라, 반응실(10)이 온도 제어되는 것을 특징으로 하는 내연기관.8. The reaction chamber (10) according to claim 7, wherein, depending on the operating situation of the internal combustion engine (1), via a heat transfer medium flowing through the gap (26) between the first wall (24) and the second wall (25) An internal combustion engine characterized in that it is temperature controlled. 제10항에 있어서, 반응실(10)의 온도가 한계값보다 낮을 때, 갭(26)을 통해 흐르는 열전달 매체를 통하여 반응실(10)이 설정값 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 내연기관.11. The internal combustion engine according to claim 10, characterized in that when the temperature of the reaction chamber (10) is lower than the threshold value, the reaction chamber (10) is heated to a setpoint temperature via the heat transfer medium flowing through the gap (26). 제10항에 있어서, 내연기관이 냉간 시동 작동 모드로 작동될 때, 갭(26)을 통해 흐르는 열전달 매체를 통하여 반응실(10)이 설정값 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 내연기관.11. The internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the reaction chamber (10) is heated to a set point temperature via a heat transfer medium flowing through the gap (26) when the internal combustion engine is operated in the cold start operating mode.
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