Herausforderungen und Lösungsansätze bei der Gestaltung von Dieselabgasanlagen zur selektiven katalytischen Reduktion

Abstract

Bei der Gestaltung von Dieselabgasanlagen zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR) von Stickoxiden für den Fahrzeugeinsatz sind verschiedene Aspekte zu beachten. Hauptziel ist die ideale Aufbereitung und Gleichverteilung des in den Abgasstrang eingebrachten Reduktionsmittels AdBlue. Die Durchmischung kann durch Maßnahmen wie verschiedene Dosierwinkel und Abgasrohrführungen verbessert werden. Scheinbar unerlässlich ist jedoch der Einsatz eines Mischelements, welches die Gleichverteilung wesentlich verbessern kann. Abgesehen von unterschiedlichen geometrischen Formen kommt auch der Oberfläche des Mischers eine entscheidende Funktion zu. Allen Mischern gemein ist jedoch die ungünstige Erhöhung des Gegendrucks in der Abgasanlage. Es gilt somit Methoden zu finden Mischelemente auf ihre Gleichverteilungsfähigkeit und gleichzeitig ihr Gegendruckverhalten hin zu untersuchen und zu beurteilen. Dies ist ein wesentlicher Teil dieser Arbeit. Gleichzeitig treten bei der Dosierung von AdBlue unterschiedliche Ablagerungserscheinungen in der Abgasanlage auf. Die wohl kritischste Stelle für Ablagerungen stellt dabei die Düsenspitze des Injektors dar. Auf deren Entstehungsmechanismen und -gründe wurde daher besonderes Augenmerk gelegt. Schließlich konnte mit der Untersuchung von Anlagen zur gasförmigen Einbringung eines Reduktionsmittels auf die Einsatzfähigkeit alternativer Systeme rückgeschlossen werden.

The design of diesel exhaust systems for selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxides requires the consideration of different aspects. The main aim is the ideal conditioning and uniformity of the reducing agent AdBlue, which is injected in the exhaust gas system. Measures like different dosing angles and exhaust pipe conductions may improve the mixing. Nevertheless, the use of a mixing element, which is able to ameliorate the uniformity essentially, seems to be indispensable. Apart from different geometric forms a crucial function must also be attached to the mixers surface. However, what all mixers have in common is the raise of counterpressure inside the exhaust system. Therefore it is necessary to find methods in order to examine and evaluate the mixing elements equipartition-ability and its counterpressure properties simultaneously. This is a substantial part of this paper. In the same time different appearances of deposits associated with the dosing of AdBlue occur in the exhaust system. The perhaps most critical spot for deposits is the nozzle tip. Special attention was therefore put on their origination mechanisms and reasons. Finally inferences about the availability of alternative systems could be drawn from the examination of systems for the gaseous insertion of a reducing agent.