DE10140295B4 - Exhaust aftertreatment device for diesel engines - Google Patents

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Abstract

Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Verringerung von Partikel- und NOx Emissionen bei Dieselmotoren, bei der einem der Partikeloxidation und der Bildung von Stickoxid dienenden Vorkatalysator nach einer gesteuerten Ammoniakzuführung ein SCR-Katalysator nachgeschaltet ist, gekennzeichnet durch ein gemeinsames Gehäuse (1) mit einem Abgaseintritt (14) an einer Seite und einem Abgasaustritt (15) an der anderen Seite, in welchem Gehäuse (1) durch Zwischenwände (16, 17) gegeneinander abgedichtete Kammern (2, 3, 4) gebildet und durch diese Zwischenwände mehrere Katalysatormodule (5) hindurchgeführt sind, deren erster Abschnitt jeweils ein Vorkatelement (51) ist mit axialer und/oder radialer Eintrittsgasführung (511) und radialer Austrittsgasführung (513) und deren gegen das Vorkatelement (51) axial abgeschotteter zweiter Abschnitt ein SCR-Katelement (52) ist mit radialer Eintrittsgasfürung (521) und axialer und/oder radialer Austrittsgasführung (523) wobei die Eintrittsgasführung (511) des Vorkatelementes (51) in einer ersten Kammer (2) mit dem Abgaseintritt (14), die radiale Austrittsgasführung (513) des Vorkatelements (51) und die radiale Eintrittsgasführung (521) des SCR-Katelementes (52) in einer zweiten Kammer (3), in die gasförmiges Ammoniak zugeführt wird, und die Austrittsgasführung (523) des SCR-Katelementes (52) in einer dritten Kammer (4) mit dem Abgasaustritt (15) angeordnet sind.Exhaust gas aftertreatment device for reducing particle and NO x emissions in diesel engines, in which an SCR catalytic converter is connected after a controlled ammonia supply to a pre-catalyst used for particle oxidation and the formation of nitrogen oxide, characterized by a common housing (1) with an exhaust gas inlet (14) on one side and an exhaust gas outlet (15) on the other side, in which housing (1) is formed by chambers (2, 3, 4) sealed against one another by partition walls (16, 17) and a plurality of catalyst modules (5) are passed through these partition walls, the first section of which is a pre-cat element (51) with axial and / or radial inlet gas duct (511) and radial outlet gas duct (513) and the second section axially partitioned off against the pre-cat element (51) is an SCR cat element (52) with radial inlet gas duct ( 521) and axial and / or radial outlet gas guide (523), the inlet gas guide (511) of the pre-cat element (51) in a first chamber (2) with the exhaust gas inlet (14), the radial outlet gas duct (513) of the pre-cat element (51) and the radial inlet gas duct (521) of the SCR cat element (52) in a second Chamber (3), into which gaseous ammonia is fed, and the outlet gas duct (523) of the SCR cat element (52) are arranged in a third chamber (4) with the exhaust gas outlet (15).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Verringerung von Partikel- und NOx-Emissionen bei Dieselmotoren, insbesondere für Nutzfahrzeuge, bei der einem der Partikeloxidation und der Bildung von Stickoxid dienenden Vorkatalysator nach einer gesteuerten Ammoniakzuführung ein SCR-Katalysator nachgeschaltet ist.The invention relates to an exhaust gas aftertreatment device for reducing particulate and NO x emissions in diesel engines, in particular for commercial vehicles, in which an SCR catalytic converter is used after a controlled ammonia supply, after a controlled ammonia supply, to a precatalyst used for particle oxidation and nitrogen oxide formation.

Ein Verfahren zur Reduktion von Stickoxiden (NOx) an einem SCR-Katalysator der im Abgasstrang eines Dieselmotors angeordnet ist mit Ammoniak (NH3), welches vorzugsweise vor dem Katalysator in den Abgasstrom eingebracht wird, ist beispielsweise aus der DE 197 20 209 C1 bekannt. Insbesondere wird hier über eine gesteuerte Zuführung von Ammoniak gesprochen.A method for reducing nitrogen oxides (NO x ) on an SCR catalytic converter which is arranged in the exhaust line of a diesel engine with ammonia (NH 3 ), which is preferably introduced into the exhaust gas stream upstream of the catalytic converter, is known, for example, from US Pat DE 197 20 209 C1 known. In particular, a controlled supply of ammonia is discussed here.

Bekannt sind aber auch Verfahrensprinzipien zur Abgasnachbehandlung zum Zwecke der Verringerung von Partikel- und NOx-Emissionen bei Nutzfahrzeug-Dieselmotoren, bei denen ein Vorkatalysator vorgesehen ist, in dem reaktives Stickstoffoxid erzeugt wird, welches die spätere SCR-Reaktion beschleunigt. Hierbei kommt ein entsprechender Vorkatalysator zum Einsatz, dem verfahrensmäßig ein externer Harnstoffkonverter zur Erzeugung von Ammoniak nachgeschaltet ist, von dem das erzeugte Ammoniak in den Abgasstrom zum nachgeschalteten SCR-Katalysator erfolgt. (s. Berichte zur Energie- und Verfahrenstechnik BEV, Schriftenreihe Heft 2001.1, Herausgeber Prof. Dr.-Ing. A. Leipertz, Erlangen 2001, veröffentlicht Essen 13./14. März 2001). Eine solche bekannte Abgasnachbehandlungsvorrichtung besteht aus mehreren Aggregaten, die einen hohen Platzbedarf haben bzw. eine große Baulänge erfordern, die in entsprechenden Nutzfahrzeugen zu konstruktiven Problemen führt.However, process principles for exhaust gas aftertreatment for the purpose of reducing particle and NO x emissions in commercial vehicle diesel engines are also known, in which a pre-catalytic converter is provided in which reactive nitrogen oxide is generated, which accelerates the subsequent SCR reaction. Here, a corresponding pre-catalyst is used, which, in terms of the process, is followed by an external urea converter for generating ammonia, from which the ammonia generated is carried into the exhaust gas stream to the downstream SCR catalyst. (See reports on energy and process engineering BEV, series Heft 2001.1, editor Prof. Dr.-Ing. A. Leipertz, Erlangen 2001, published Essen March 13/14, 2001). Such a known exhaust gas aftertreatment device consists of several units that require a large amount of space or require a large overall length, which leads to design problems in corresponding commercial vehicles.

Aus der US 5829250 A ist eine Abgasnachbehandlung zur Verringerung von NOx-Emissionen bei diesen Motoren bekannt, bei der einer Reduktionsmittelzuführung ein SCR-Katalysator nachgeschaltet ist. In dieser Druckschrift wird ein gemeinsames Gehäuses einer solchen Vorrichtung offenbart mit einem Abgaseintritt an einer Seite und einem Abgasaustritt an der anderen Seite. In diesem Gehäuse sind durch Zwischenwände gegeneinander abgedichtete Kammern gebildet. Durch diese Zwischenwände sind mehrere Katalysatormodule hindurchgeführt, deren erster Abschnitt jeweils ein Vorkat-Element ist mit axialer Ein- und Austrittsgasführung und deren zweiter Abschnitt ein SCR-Kat-Element ist mit axialer Ein- und Austrittsgasführung, wobei die Austrittsgasführung des Vorkat-Elementes in einer ersten Kammer mit dem Abgaseintritt der Austrittsgasführung des Vorkat-Elementes und die Eintrittsgasführung des SCR-Kat-Elementes in einer zweiten Kammer und die Gasaustrittsführung des SCR-Kat-Elementes in einer dritten Kammer angeordnet sind.From the US 5829250 A An exhaust gas aftertreatment for reducing NOx emissions in these engines is known, in which an SCR catalytic converter is connected downstream of a reducing agent supply. In this document, a common housing of such a device is disclosed with an exhaust gas inlet on one side and an exhaust gas outlet on the other side. In this housing, mutually sealed chambers are formed by partitions. Several catalyst modules are passed through these partitions, the first section of which is a pre-cat element with axial inlet and outlet gas routing and the second section of which is an SCR catalytic converter element with axial inlet and outlet gas routing, the outlet gas duct of the pre-cat element in one first chamber with the exhaust gas inlet of the outlet gas duct of the pre-cat element and the inlet gas duct of the SCR-cat element in a second chamber and the gas outlet duct of the SCR-cat element are arranged in a third chamber.

Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung zur Verringerung der NOx-Emissionen ist aus der US 5367875 A bekannt, die auch eine Verringerung der Partikelemissionen mit einbezieht. Bei dieser Vorrichtung ist ein Vorkatalysator bzw. ein Oxidationskatalysator der Reduktionsmittelzuführung und dem SCR-Katalysator vorgeschaltet. Die Reduktionsmittelzuführung erfolgt gesteuert bzw. geregelt. Das Reduktionsmittel ist gasförmiges Ammoniak. Die Zuführung dieses Ammoniakes ist in der zweiten Kammer zwischen Vorkat-Element und SCR-Kat-Element angeordnet.Another generic device for reducing NO x emissions is from the US 5367875 A known, which also includes a reduction in particle emissions. In this device, a pre-catalyst or an oxidation catalyst is connected upstream of the reducing agent supply and the SCR catalyst. The supply of reducing agent is controlled. The reducing agent is gaseous ammonia. The supply of this ammonia is arranged in the second chamber between the pre-cat element and the SCR-cat element.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung der eingangs genannten Art in ihrer Baulänge zu optimieren und eine entsprechende Baueinheit zu schaffen.The object of the invention is therein, an exhaust gas aftertreatment device of the type mentioned Kind in their overall length to optimize and create a corresponding unit.

Gelöst wird die Erfindungsaufgabe mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei einer solchen erfin dungsgemäßen Vorrichtung sind die beiden Katalysatoren, der Vorkatalysator und der SCR-Katalysator in vorzugsweise rohrförmigen Katalysatormodulen vereinigt, die in Mehrfachanordnung vorzugsweise parallel zueinander in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Durch Zwischenwände im Gehäuse sind Kammern gebildet, wobei im Bereich der Überführung des aus dem Vorkatalysator austretenden Abgases zum Eintritt in den SCR-Katalysator in der Art einer Mischkammer um die entsprechenden Abschnitte des Katalysatormoduls herum Ammoniak direkt gasförmig zugeführt wird.The invention task is solved with an exhaust gas aftertreatment device with the features of Claim 1. In such a device according to the invention, the two Catalysts, the pre-catalyst and the SCR catalyst in preferably tubular Combined catalyst modules, preferably in multiple arrangement are housed in parallel in a common housing. By partitions are in the housing Chambers formed, being in the area of the transfer from the pre-catalyst escaping exhaust gas for entry into the SCR catalytic converter in Art a mixing chamber around the corresponding sections of the catalyst module around ammonia directly gaseous supplied becomes.

Eine bevorzugte Ausführungsart eines Katalysatormoduls wird mit Anspruch 2 vorgeschlagen. Eine solche erfindungsgemäße Anordnung von Vorkatelement und SCR-Katelement führt zu einer kurzen Baulänge und einer besonders guten Mischung des aus dem Vorkatelement austretenden Abgases mit dem in dieser Mischkammer zugeführten Ammoniak und ermöglicht die günstige Einströmung in das SCR-Katelement. Vorzugsweise kann die Ammoniakzuführung entsprechend verteilt in der Mischkammer in der Form einer Ammoniakeindüsung erfolgen.A preferred embodiment a catalyst module is proposed with claim 2. A such arrangement according to the invention of pre-cat element and SCR cat element leads to a short overall length and a particularly good mixture of the exiting from the pre-cat element Exhaust gas with the ammonia supplied in this mixing chamber and enables favorable inflow into the SCR cat element. The ammonia feed can preferably be correspondingly distributed in the mixing chamber in the form of an ammonia injection.

Eine radiale Eintrittsgasführung und Austrittsgasführung wird erreicht durch radial perforierte Rohrabschnitte an den entsprechenden Stellen des Katmoduls.A radial inlet gas guide and Exit gas management is achieved by radially perforated pipe sections on the corresponding Place the cat module.

Um die Impulsbeaufschlagung der Rückwand des Gehäuses im Bereich der Gasaustritte aus dem SCR-Katelement durch das Abgas zu verhindern, wird gemäß den Ansprüchen 5 und 6 vorgeschlagen, hinter diesen Katelementen mit Abstand Prallscheiben vorzusehen, die eine Umlenkung des Abgasstromes in der entsprechenden Kammer bewirken. Aus dieser Kammer strömt das Abgas durch den entsprechenden Gasaustritt in der Rückwand des Gehäuses heraus.To impulse the rear wall of the housing in the area of the gas exits from the SCR catalytic converter through the exhaust gas to prevent, according to claims 5 and 6 suggested behind these cat elements with spacing baffle plates to provide a deflection of the exhaust gas flow in the corresponding Effect chamber. The exhaust gas flows out of this chamber through the corresponding one Gas leak in the back wall of the housing out.

Anhand eines prinzipiell abgebildeten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Based on a principle shown embodiment the invention becomes closer explained. Show it:

1: Einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit mehreren Katalysatormodulen und 1 : A longitudinal section through an exhaust gas aftertreatment device according to the invention with several catalyst modules and

2: Eine prinzipielle perspektivische Darstellung der Anordnung der Katalysatormodule im nur teilweise dargestellten Gehäuse. 2 : A basic perspective view of the arrangement of the catalyst modules in the housing, which is only partially shown.

Die abgebildete Abgasnachbehandlung zeigt ein mit der Ziffer 1 bezeichnetes Gehäuse mit einem Mantel 11, einer Vorderwand 12 und einer Rückwand 13. Im Bereich der Vorderwand 12 ist mit der Ziffer 14 und entsprechender Pfeilangabe der vom Motor her einströmende Abgaseintritt bezeichnet. Die nachbehandelten Abgase treten an der Rückwand 13 im Bereich des Abgasaustrittes 15 aus. Durch die im Gehäuse vorgesehenen Zwischenwände 16 und 17 sind die Kammern 2, 3 und 4 gebildet, die gegeneinander abgetrennt sind.The exhaust gas after-treatment shown shows a with the number 1 designated housing with a jacket 11 , a front wall 12 and a back wall 13 , In the area of the front wall 12 is with the digit 14 and the corresponding arrow indicates the exhaust gas inlet flowing in from the engine. The aftertreated exhaust gases appear on the rear wall 13 in the area of the exhaust outlet 15 out. Through the partition walls provided in the housing 16 and 17 are the chambers 2 . 3 and 4 formed, which are separated from each other.

Mehrere parallel zueinander angeordnete rohrförmige Katalysatormodule sind mit ihren entsprechenden Abschnitten durch die Zwischenwände 16 und 17 abgedichtet hindurchgeführt. Dieses Katalysatormodul 5 besteht aus einem ersten Abschnitt, dem Vorkatelement 51, in welchem eine Partikeloxidation und die Bildung von Stickoxid erfolgt und einem zweiten Abschnitt, dem SCR-Katelement 52, in dem nach der Zugabe von Ammoniak die SCR-Reaktion erfolgt.A plurality of tubular catalyst modules arranged parallel to one another are with their corresponding sections through the intermediate walls 16 and 17 passed sealed. This catalyst module 5 consists of a first section, the pre-cat element 51 , in which a particle oxidation and the formation of nitrogen oxide takes place and a second section, the SCR cat element 52 in which the SCR reaction takes place after the addition of ammonia.

Das rohrförmige Vorkatelement 51 weist eine axiale und radiale Eintrittsgasführung 511 auf in Form des entsprechend perforierten Eingangsrohrabschnittes. Diese Abschnitte ragen in die aus der Vorderwand 12 des Gehäuses 1 und der Zwischenwand 16 gebildete Kammer 2, in die über den Abgaseintritt 14 das Abgas einströmt. Nach dem Einströmen des Abgases durch die Eintrittsgasführung 511 gelangt das Abgas in den eigentlichen Vorkatalysator 512, tritt daraus rückseitig aus und strömt radial durch den in der Kammer 3 angeordneten Abschnitt der Austrittsgasführung 513 heraus. In dieser Kammer 3, der eigentlichen Mischkammer, wird dem Abgas über die Ammoniakeindüsung 6, die nach außen über eine Zuleitung 61 angeschlossen ist, Ammoniak zugemischt in Gasform. Dieses Gemisch strömt dann über die Eintrittsgasführung 521 in das SCR-Katelement 52. Das jeweilige rohrförmige Vorkatelement 51 ist mit einem Schräganschnitt und entsprechender Schottwand 7 gegen das nachfolgende SCR-Katelement 52 in axialer Richtung abgeschottet. Einen entsprechenden Schräganschnitt weist daher auch das SCR-Katelement 52 an seiner Eintrittsgasführung 521 auf. Über diese Eintrittsgasführung 521 strömt das Gemisch aus vorbehandeltem Abgas und Ammoniak zum eigentlichen SCR-Katalysator 522, in dem die SCR-Reaktion erfolgt.The tubular pre-cat element 51 has an axial and radial inlet gas guide 511 in the form of the correspondingly perforated inlet pipe section. These sections protrude from the front wall 12 of the housing 1 and the partition 16 formed chamber 2 , into which the exhaust gas inlet 14 the exhaust gas flows in. After the exhaust gas flows in through the inlet gas duct 511 the exhaust gas gets into the actual pre-catalytic converter 512 , emerges from the back and flows radially through the in the chamber 3 arranged section of the outlet gas duct 513 out. In this chamber 3 , the actual mixing chamber, is exhausted via the ammonia injection 6 leading to the outside via a supply line 61 is connected, admixed ammonia in gas form. This mixture then flows through the inlet gas duct 521 into the SCR cat element 52 , The respective tubular pre-cat element 51 is with a bevel cut and corresponding bulkhead 7 against the subsequent SCR cat element 52 partitioned off in the axial direction. The SCR-cat element therefore also has a corresponding oblique cut 52 at its inlet gas duct 521 on. About this inlet gas duct 521 the mixture of pretreated exhaust gas and ammonia flows to the actual SCR catalytic converter 522 in which the SCR reaction takes place.

Die Austrittsgasführung 523 des SCR-Katelementes 52 befindet sich in der Kammer 4, die von der Zwischenwand 17 und der Rückwand 13 gebildet wird. Das entsprechend behandelte Abgas tritt sowohl axial als auch teilweise radial aus. Das axial ausströmende Abgas wird gegen die mit Abstand angeordneten Prallscheiben 524 geführt und umgelenkt. Diese Prallscheiben 54 sind mit in entsprechendem radialen Abstand zueinander angeordneten Stegen 525 am SCR-Katelement 52 gehalten. Aus der Kammer 4 strömt das behandelte Abgas über den Abgasaustritt 15 aus dem Gehäuse 1 heraus, in der Regel zu einer Schalldämpferanlage.The outlet gas duct 523 of the SCR cat element 52 is in the chamber 4 by the partition 17 and the back wall 13 is formed. The correspondingly treated exhaust gas exits both axially and partially radially. The axially flowing exhaust gas is against the baffle plates arranged at a distance 524 led and redirected. These baffles 54 are with webs arranged at a corresponding radial distance from one another 525 on the SCR cat element 52 held. Out of the chamber 4 the treated exhaust gas flows through the exhaust outlet 15 out of the housing 1 out, usually to a silencer system.

11
Gehäusecasing
1111
Mantelcoat
1212
Vorderwandfront wall
1313
Rückwandrear wall
1414
Abgaseintrittexhaust inlet
1515
Abgasaustrittexhaust outlet
1616
Zwischenwandpartition
1717
Zwischenwandpartition
22
Kammerchamber
33
Kammerchamber
44
Kammerchamber
55
Katalysatormodulcatalyst module
5151
VorkatelementVorkatelement
511511
EintrittsgasführungInlet gas guide
512512
Vorkatalysatorprecatalyzer
513513
AustrittsgasführungExit gas management
5252
SCR-KatelementSCR Katelement
521521
EintrittsgasführungInlet gas guide
522522
SCR-KatalysatorSCR catalyst
523523
AustrittsgasführungExit gas management
524524
Prallscheibebaffle plate
525525
Stegweb
66
Ammoniakeindüsungammonia injection
6161
Zuleitungsupply
77
Schottwandbulkhead

Claims (6)

Abgasnachbehandlungsvorrichtung zur Verringerung von Partikel- und NOx Emissionen bei Dieselmotoren, bei der einem der Partikeloxidation und der Bildung von Stickoxid dienenden Vorkatalysator nach einer gesteuerten Ammoniakzuführung ein SCR-Katalysator nachgeschaltet ist, gekennzeichnet durch ein gemeinsames Gehäuse (1) mit einem Abgaseintritt (14) an einer Seite und einem Abgasaustritt (15) an der anderen Seite, in welchem Gehäuse (1) durch Zwischenwände (16, 17) gegeneinander abgedichtete Kammern (2, 3, 4) gebildet und durch diese Zwischenwände mehrere Katalysatormodule (5) hindurchgeführt sind, deren erster Abschnitt jeweils ein Vorkatelement (51) ist mit axialer und/oder radialer Eintrittsgasführung (511) und radialer Austrittsgasführung (513) und deren gegen das Vorkatelement (51) axial abgeschotteter zweiter Abschnitt ein SCR-Katelement (52) ist mit radialer Eintrittsgasfürung (521) und axialer und/oder radialer Austrittsgasführung (523) wobei die Eintrittsgasführung (511) des Vorkatelementes (51) in einer ersten Kammer (2) mit dem Abgaseintritt (14), die radiale Austrittsgasführung (513) des Vorkatelements (51) und die radiale Eintrittsgasführung (521) des SCR-Katelementes (52) in einer zweiten Kammer (3), in die gasförmiges Ammoniak zugeführt wird, und die Austrittsgasführung (523) des SCR-Katelementes (52) in einer dritten Kammer (4) mit dem Abgasaustritt (15) angeordnet sind.Exhaust gas aftertreatment device for reducing particle and NO x emissions in diesel engines, in which an SCR catalytic converter is connected downstream of a pre-catalytic converter which serves for particle oxidation and the formation of nitrogen oxide, after a controlled ammonia supply, characterized by a common housing ( 1 ) with an exhaust gas inlet ( 14 ) on one side and an exhaust outlet ( 15 ) on the other side, in which housing ( 1 ) through partitions ( 16 . 17 ) chambers sealed against each other ( 2 . 3 . 4 ) and several catalytic converter modules ( 5 ) are passed through, the first section of which each contains a pre-cat element ( 51 ) is with axial and / or radial inlet gas routing ( 511 ) and radial outlet gas flow ( 513 ) and their against the pre-cat element ( 51 ) axially partitioned second section an SCR cat element ( 52 ) with radial inlet gas supply ( 521 ) and axial and / or radial discharge gas routing ( 523 ) where the inlet gas duct ( 511 ) of the pre-cat element ( 51 ) in a first chamber ( 2 ) with the exhaust gas inlet ( 14 ), the radial exit gas tion ( 513 ) of the pre-cat element ( 51 ) and the radial inlet gas flow ( 521 ) of the SCR cat element ( 52 ) in a second chamber ( 3 ), into which gaseous ammonia is fed, and the outlet gas duct ( 523 ) of the SCR cat element ( 52 ) in a third chamber ( 4 ) with the exhaust outlet ( 15 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das Vorkatelement (51) mit einem Schräganschnitt und entsprechender Schottwand (7) gegen das nachfolgende SCR-Katelement (52) angrenzt, wobei dieser Angrenzungsbereich mit der radialen Austrittsgasführung (513) des Vorkatelementes (51) und der radialen Eintrittsgasführung (521) des SCR-Katelementes (52) sich in der zweiten Kammer (3) des Gehäuses (1) befindet.Device according to claim 1, characterized in that in each case the pre-cat element ( 51 ) with a bevel cut and corresponding bulkhead ( 7 ) against the subsequent SCR cat element ( 52 ) adjoins, this adjoining area with the radial outlet gas duct ( 513 ) of the pre-cat element ( 51 ) and the radial inlet gas duct ( 521 ) of the SCR cat element ( 52 ) in the second chamber ( 3 ) of the housing ( 1 ) is located. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ammoniakzuführung in der zweiten Kammer (2) des Gehäuses (1) als Ammoniakeindüsung (6) ausgebildet ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the ammonia feed in the second chamber ( 2 ) of the housing ( 1 ) as ammonia injection ( 6 ) is trained. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatormodule (5) rohrförmig sind und die Eintrittsgasführungen (511, 521) und die Austrittsgasführungen (513, 523) radial perforiert sind.Device according to claim 1, characterized in that the catalyst modules ( 5 ) are tubular and the inlet gas ducts ( 511 . 521 ) and the outlet gas ducts ( 513 . 523 ) are radially perforated. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand von der axialen Austrittsgasführung (523) des SCR-Katelementes (52) jeweils eine Prallscheibe (524) angeordnet ist zur Umlenkung der aus dem SCR-Katelement austretenden Abgase.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at a distance from the axial outlet gas guide ( 523 ) of the SCR cat element ( 52 ) one baffle plate ( 524 ) is arranged to redirect the exhaust gases emerging from the SCR catalytic element. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallscheiben (524) jeweils mit zueinander beabstandeten Stegen (525) an der Austrittsseite des SCR-Katelementes (52) angeordnet sind.Device according to claim 5, characterized in that the baffle plates ( 524 ) each with spaced webs ( 525 ) on the exit side of the SCR cat element ( 52 ) are arranged.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITPD20030127A1 (en) * 2003-06-06 2004-12-07 Area Impianti Spa CONFIGURATION OF THE ENVELOPE (CASING) SUITABLE TO CONTAIN
DE10331693B4 (en) * 2003-07-14 2005-11-03 Roth-Technik Austria Ges.M.B.H. Exhaust gas purification arrangement of an exhaust system of an internal combustion engine of a commercial vehicle
DE102005016645B4 (en) * 2005-04-12 2016-04-07 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Apparatus for aftertreatment of exhaust gases
DE102005025045A1 (en) 2005-05-30 2006-12-14 J. Eberspächer GmbH & Co. KG exhaust system
GB2615021A (en) * 2020-10-22 2023-07-26 Cummins Emission Solutions Inc Exhaust gas aftertreatment system
CN112879141B (en) * 2021-02-26 2021-12-17 徐州徐工矿业机械有限公司 Post-processing device for reducing smoke intensity of high-power engine of non-road mobile machinery

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4005189C2 (en) * 1989-02-17 1994-09-01 Toyoda Automatic Loom Works Exhaust gas purification device for a diesel engine
US5367875A (en) * 1992-12-07 1994-11-29 Coltec Industries Inc Automated catalytic reduction system
DE19720209C1 (en) * 1997-05-14 1998-06-04 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co Reducing nitrogen oxide(s) in I.C. engine exhaust gas
US5829250A (en) * 1994-08-16 1998-11-03 Caterpillar Inc. Series combination catalytic converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4005189C2 (en) * 1989-02-17 1994-09-01 Toyoda Automatic Loom Works Exhaust gas purification device for a diesel engine
US5367875A (en) * 1992-12-07 1994-11-29 Coltec Industries Inc Automated catalytic reduction system
US5829250A (en) * 1994-08-16 1998-11-03 Caterpillar Inc. Series combination catalytic converter
DE19720209C1 (en) * 1997-05-14 1998-06-04 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co Reducing nitrogen oxide(s) in I.C. engine exhaust gas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Z: Prof. Dr.-Ing. A. LEIPERTZ (Hrsg.): Berichte zur Energie- und Verfahrenstechnik BEV 13./14. März 2001, Heft 2001.1 *

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