DE10212021A1

DE10212021A1 - Device for exhaust gas treatment of a combustion device

Info

Publication number: DE10212021A1
Application number: DE10212021A
Authority: DE
Inventors: Ian Faye; Martin Maier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2003-10-02
Also published as: GB0306197D0; US20030177759A1; GB2388058B; FR2837404A1; GB2388058A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (12) zur Abgasbehandlung einer Verbrennungseinrichtung (1) mit einer katalytisch aktiven Umformeinheit (5), wobei eine Heizvorrichtung (5) zur Ertwärmung der Umformeinheit mit einem wasserstoffhaltigen Heizstoff vorgesehen ist, vorgeschlagen, die den systembedingten Aufwand deutlich reduziert, zudem das Kaltstartverhalten des Katalysators wesentlich verbessert und somit insbesondere den Schadstoffausstoß der Verbrennungseinrichtung (1) während der Kaltstartphase erheblich reduziert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass wenigstens die Verbrennungseinrichtung (1) als Zufuhrvorrichtung (1) zur Zufuhr des wasserstoffhaltigen Heizstoffes zur Umformeinheit (5) ausgebildet ist.A device (12) for exhaust gas treatment of a combustion device (1) with a catalytically active forming unit (5) is proposed, whereby a heating device (5) is provided for heating the forming unit with a hydrogen-containing heating material, which significantly reduces the system-related effort the cold start behavior of the catalytic converter is significantly improved and, in particular, the emission of pollutants from the combustion device (1) is considerably reduced during the cold start phase. This is achieved according to the invention in that at least the combustion device (1) is designed as a feed device (1) for feeding the hydrogen-containing heating material to the forming unit (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer Verbrennungseinrichtung mit einer katalytisch aktiven Umformeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a device for exhaust gas treatment a combustion device with a catalytically active Forming unit according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Entsprechend dem fortschreitenden Kenntnisstand werden zum Schutz der Gesundheit und der Umwelt gesetzliche Vorgaben, die die Emissionen von Kraftfahrzeugen regeln, ständig verschärft. Zur Erfüllung dieser Vorgaben werden beispielsweise, neben der Verwendung von entsprechend modifizierten Treibstoffen, schädliche Abgasbestandteile mittels einer katalytisch aktiven Umformeinheit, einem sogenannten Katalysator, aus dem Abgas entfernt. According to the progressive level of knowledge, Protection of health and the environment that regulate emissions from motor vehicles, all the time exacerbated. To meet these requirements for example, in addition to using accordingly modified fuels, harmful exhaust gas components by means of a catalytically active forming unit, a so-called catalyst, removed from the exhaust gas.

Diese Katalysatoren benötigen jedoch zur Erfüllung ihrer Funktion bestimmte Betriebstemperaturbedingungen, die insbesondere beim Kaltstart einer entsprechenden Verbrennungseinrichtung, z. B. eines Benzin- oder Dieselmotors, im Allgemeinen noch nicht gegeben sind. However, these catalysts need to fulfill their Function certain operating temperature conditions especially when cold starting a corresponding one Combustion device, e.g. B. a gasoline or Diesel engine, in general, are not yet given.

Vereinzelt wird bereits in Fahrzeugen beispielsweise mittels in der Abgasleitung vor dem Katalysator angeordneter Heizwicklungen das Abgas beim Startvorgang erwärmt und somit die katalytisch aktive Belegung des Katalysators zusätzlich bzw. schneller erwärmt. Individuals are already used in vehicles, for example arranged in the exhaust pipe upstream of the catalytic converter Heating windings heated the exhaust gas during the starting process and thus the catalytically active occupation of the catalyst additionally or warmed faster.

Auch werden in gängigen Fahrzeugen bereits innermotorische Maßnahmen durchgeführt, wie die Veränderung im Zündwinkel, so dass insbesondere mittels sogenannter "Spätzündungen" heißeres Abgas erzeugt wird, das anschließend den Katalysator durchströmt und diesen hierdurch stärker erwärmt. Ebenso ist das Beströmen des Katalysators mit fettem Abgas unter Einblasung von Nebenluft bzw. Sekundärluft bereits bekannt, wobei die hierdurch erhöhte Reaktionsrate von brennbaren Gasen mit Sauerstoff wiederum das Abgas und somit indirekt den Katalysator zusätzlich erwärmt. Also in common vehicles are already engine-internal Measures carried out, such as the change in the ignition angle, so that especially by means of so-called "late ignitions" hotter exhaust gas is generated, which then the catalyst flows through and thereby warmed this more. Likewise flowing the catalytic converter with rich exhaust gas below Injection of secondary air or secondary air already known, the increased reaction rate of flammable Gases with oxygen turn the exhaust gas and thus indirectly additionally heated the catalyst.

Darüber hinaus ist bekannt, dass entsprechende Katalysatoren durch die Zufuhr von Wasserstoff besonders schnell erwärmt werden können. In addition, it is known that appropriate catalysts warmed up particularly quickly by the supply of hydrogen can be.

Diese bereits bekannten Vorrichtungen zur Erwärmung des Abgases bzw. des Katalysators sind jedoch vergleichsweise aufwendig, führen zu einem erhöhten, nachteiligen Kraftstoffverbrauch und/oder weisen nachteilige thermische Widerstände auf. These already known devices for heating the Exhaust gas or the catalyst are, however, comparative expensive, lead to an increased, disadvantageous Fuel consumption and / or have adverse thermal Resistances on.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungObject and advantages of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer Verbrennungseinrichtung mit einer katalytisch aktiven Umformeinheit, wobei eine Heizvorrichtung zur Erwärmung der Umformeinheit mit einem wasserstoffhaltigen Heizstoff vorgesehen ist, vorzuschlagen, die den systembedingten Aufwand deutlich reduziert, zudem das Kaltstartverhalten des Katalysators wesentlich verbessert und somit insbesondere den Schadstoffausstoß der Verbrennungseinrichtung während deren Kaltstartphase erheblich reduziert. In contrast, the object of the invention is a device for exhaust gas treatment of a combustion device with a catalytically active forming unit, being a heating device for heating the forming unit with a hydrogen-containing one Fuel is provided to propose the system-related effort significantly reduced, also that Cold start behavior of the catalyst significantly improved and thus in particular the emission of pollutants Combustion device during its cold start phase significantly reduced.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. This task is based on a device of type mentioned in the introduction, by the characteristic features of claim 1 solved.

Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich. By the measures mentioned in the subclaims advantageous embodiments and developments of the invention possible.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass wenigstens die Verbrennungseinrichtung als Zufuhrvorrichtung zur Zufuhr des wasserstoffhaltigen Heizstoffs zur Umformeineinheit ausgebildet ist. Accordingly, one according to the invention is distinguished Device characterized in that at least the Combustion device as a feed device for feeding the hydrogen-containing heating material to the forming unit is trained.

Mit Hilfe einer entsprechenden erfindungsgemäßen Ausbildung der Verbrennungseinrichtung als Zufuhrvorrichtung ist in vorteilhafter Weise die bereits vorhandene Abgasleitung als Leitung zur Zufuhr des wasserstoffhaltigen Heiz- bzw. Kraftstoffes zur Umformeinheit verwendbar. Dementsprechend entfällt eine wie beim Stand der Technik ansonsten notwendige, separate Zufuhrleitung zur Zuführung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes zur Umformeinheit. Eine verhältnismäßig lange Zufuhrleitung ist üblicherweise deshalb notwendig, da die Umformeinheit im Allgemeinen, insbesondere bei Fahrzeugen, deutlich von der Verbrennungseinrichtung beabstandet ist. Aus diesem Grund reduziert sich insbesondere der konstruktive Aufwand für die Zuführung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes zur Umformeinheit, so dass eine besonders wirtschaftlich günstige Ausführungsform gemäß der Erfindung realisierbar ist. With the help of a corresponding training according to the invention the combustion device as a feed device is in advantageously the existing exhaust pipe as Line for supplying the hydrogen-containing heating or Fuel can be used for the forming unit. Accordingly one as in the prior art is otherwise omitted necessary, separate feed line for feeding the hydrogen-containing heating material to the forming unit. A relatively long supply line is usually because of this necessary because the forming unit in general, in particular in vehicles, clearly from the combustion device is spaced. For this reason, it is particularly reduced the constructive effort for feeding the hydrogen-containing heating material to the forming unit, so that a particularly economically favorable embodiment the invention can be realized.

Vorteilhafterweise wird im Gegensatz zur "normalen" Betriebsweise der Verbrennungseinrichtung ein Zünden insbesondere im Zylinder verhindert, da ansonsten der im Heizstoff enthaltene Wasserstoff chemisch umgesetzt und somit zur Erwärmung der Umformeinheit nicht mehr bzw. nur als Wärme zur Verfügung stehen würde. In contrast to the "normal" Operation of the incinerator ignition especially prevented in the cylinder, since otherwise the in Hydrogen contained in the hydrogen is converted chemically and thus for heating the forming unit no longer or only as heat would be available.

Gemäß der Erfindung kann die Verbrennungseinrichtung vorteilhafterweise als "passive" Zufuhrvorrichtung ausgebildet werden, wobei die Zufuhrvorrichtung im Wesentlichen ein Durchströmen des wasserstoffhaltigen Heizstoffes durch die Verbrennungseinrichtung zur Umformeinheit ermöglicht. Möglicherweise werden vorhandene Einlass- und Auslass-Ventile oder dergleichen nahezu gleichzeitig geöffnet, so dass der vorzugsweise Druck beaufschlagte Heizstoff wenigstens durch einen Zylinder oder Ähnliches hindurchströmen kann. According to the invention, the combustion device advantageously as a "passive" feed device be formed, the feed device in Essentially a flow through the hydrogen-containing Fuel through the incinerator Forming unit enables. May be existing Inlet and outlet valves or the like almost opened at the same time, so the preferably pressure acted upon by at least one cylinder or The like can flow through.

Ebenso kann die Verbrennungseinrichtung in vorteilhafter Weise als "aktive" Zufuhrvorrichtung ausgebildet werden, wobei diese beispielsweise als Pumpe oder dergleichen zum aktiven Durchpumpen des wasserstoffhaltigen Heizstoffes zur Umformeinheit vorgesehen ist. Zum Beispiel kann bei dieser Ausführungsform der Erfindung, insbesondere bei Verwendung eines Hubkolbenmotors, der wasserstoffhaltige Heizstoff bei einem Saugtakt angesaugt und in einem Ausstoßtakt der Umformeinheit bzw. dem Katalysator zugeführt wird. Hierbei wird in vorteilhafter Weise mittels entsprechender Abstimmung des Schließens bzw. Öffnens der Ventile die Durchströmung gefördert. Bei dieser Variante der Erfindung kann möglicherweise auf eine separate Druckerzeugungseinheit für die Zuführung des Heizstoffes zur Umformeinheit verzichtet werden. Dies reduziert in vorteilhafter Weise den konstruktiven Aufwand. Likewise, the combustion device can be advantageous Be designed as an "active" feeder, these for example as a pump or the like for active pumping of the hydrogen-containing fuel for Forming unit is provided. For example, with this Embodiment of the invention, especially when used a reciprocating piston engine, the hydrogen-containing fuel sucked in a suction stroke and in an exhaust stroke Forming unit or the catalyst is supplied. in this connection is advantageously by means of appropriate coordination the closing or opening of the valves the flow promoted. In this variant of the invention possibly on a separate pressure generating unit for the supply of the heating material to the forming unit is dispensed with become. This advantageously reduces the constructive effort.

Grundsätzlich kann eine vorteilhafte, elektrische Steuereinheit unter anderem zur Steuerung entsprechender Dosierelemente bzw. Ventile, Zündkerzen, Speicher, Verdichtungsverhältnisse oder dergleichen vorgesehen werden. Beispielsweise wird mittels vorteilhafter Sensoren wenigstens ein Betriebsparameter der Umformeinheit und/oder der Verbrennungseinrichtung, wie z. B. eine Temperatur oder dergleichen, ermittelt und der Steuereinheit zur Steuerung der gesamten Verbrennungsanlage zur Verfügung gestellt. Basically, an advantageous, electrical Control unit, among other things, for controlling corresponding Dosing elements or valves, spark plugs, accumulators, Compression ratios or the like can be provided. For example, at least by means of advantageous sensors an operating parameter of the forming unit and / or Combustion device, such as. B. a temperature or the like, determined and the control unit for control of the entire incinerator.

Vorzugsweise ist wenigstens in Strömungsrichtung vor der Verbrennungseinrichtung ein Zufuhrelement zur Zuführung des Heizstoffes angeordnet. Hierdurch wird ermöglicht, dass in besonders einfacher Weise der wasserstoffhaltige Heizstoff der Verbrennungseinrichtung zuführbar ist. Preferably, at least in the direction of flow in front of the Combustion device a feed element for feeding the Arranged heating. This enables in the hydrogen-containing fuel is particularly simple can be fed to the combustion device.

In bevorzugter Weise weist das Zufuhrelement wenigstens zwei Zufuhranschlüsse zur Zuführung des Heizstoffes und eines Brennstoffes der Verbrennungseinrichtung auf. Durch die Verwendung eines entsprechenden Zufuhrelementes mit wenigstens zwei Zufuhranschlüssen werden in vorteilhafter Weise keine zusätzlichen Elemente benötigt bzw. können bereits vorhandene Ventile oder Ähnliches unter Umständen mit nur geringen Modifikationen gemäß der Erfindung verwendet werden. The feed element preferably has at least two Supply connections for supplying the fuel and one Fuel of the incinerator. Through the Use of an appropriate feed element with at least two feed ports become more advantageous Way no additional elements are required or can be possibly existing valves or the like with only minor modifications are used according to the invention become.

Zudem wird mit Hilfe dieser Variante die Verwendung von bereits vorhandenen Standardkomponenten wie z. B. von sogenannten "Bi-Fuel-Einspritzventilen" (BFE) ermöglicht. Entsprechende "Bi-Fuel-Einspritzventile", insbesondere die der Anmelderin, werden bisher beispielsweise zur Zuführung des Kraftstoffs und zur Zuführung eines Startkraftstoffes für die Verbrennungseinrichtung verwendet. Gegebenenfalls wird hierbei ein relativ niedrig siedender, kohlenwasserstoffhaltiger Startkraftstoff und/oder ein leicht siedender wasserstoffhaltiger Startkraftstoff verwendet. In addition, the use of existing standard components such as B. from so-called "bi-fuel injection valves" (BFE) enables. Corresponding "bi-fuel injection valves", especially the the applicant have so far been used, for example of the fuel and to supply a starting fuel for the incinerator used. If necessary a relatively low-boiling, hydrocarbon-containing starting fuel and / or a light boiling hydrogen-containing starting fuel used.

Hierdurch kann mittels entsprechender Startkraftstoffe eine Verbesserung der Abgasemissionen vor allem während der Kaltstartphase der Verbrennungseinrichtung erreicht werden. As a result, an appropriate starting fuel Improvement in exhaust emissions especially during the Cold start phase of the combustion device can be achieved.

Erfindungsgemäß wird während einer Heizphase der Umformeinheit, d. h. ab einem Start bis zum Erreichen einer vorgegebenen Betriebstemperatur oder bis zum Ablauf einer bestimmten Zeitdauer, die Verbrennungseinrichtung als Zufuhrvorrichtung zur Zuführung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes zur Umformeinheit verwendet. Vorzugsweise anschließend kann, insbesondere mit Hilfe der Steuereinheit, eine Heizphase der Verbrennungseinrichtung vorgesehen werden. Hierbei wird in vorteilhafter Weise ein Zünden des zugeführten Brennstoffs, wasserstoffhaltigen Heizstoffes oder einer zugeführten Heizstoff-Brennstoff-Mischung ermöglicht. According to the invention, during a heating phase Forming unit, d. H. from a start to reaching one predetermined operating temperature or until the expiration of a certain period of time, the incinerator as Feed device for feeding the hydrogen-containing Heating material used for the forming unit. Preferably then, in particular with the help of the control unit, a heating phase of the combustion device can be provided. This is an ignition of the supplied fuel, hydrogen-containing fuel or a supplied fuel-fuel mixture.

Gemäß einer besonderen Variante der Erfindung ist ein möglicherweise Druck beaufschlagter Vorratsspeicher zur Bereitstellung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes vorgesehen. Dieser kann gegebenenfalls wiederbefüllbar ausgeführt werden. Alternativ oder in Kombination hierzu ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wenigstens eine Erzeugungseinheit zur Erzeugung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes vorgesehen. Mit Hilfe dieser Erzeugungseinheit kann ein entsprechender Vorratsspeicher vollständig entfallen oder wesentlich kleiner dimensioniert werden, ohne dass bei Bedarf die Bereitstellung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes beeinträchtigt wird. Vorzugsweise erzeugt die Erzeugungseinheit den wasserstoffhaltigen Heizstoff in einer besonderen Betriebsphase. According to a special variant of the invention, a possibly pressurized reservoir for Provision of the hydrogen-containing fuel intended. This can be refilled if necessary be carried out. Alternatively or in combination in a preferred development of the invention at least a generating unit for generating the hydrogen-containing Provided heating. With the help of this generation unit a corresponding store can be completely dispensed with or be dimensioned much smaller without Requires the provision of hydrogen fuel is affected. Preferably the Generation unit the hydrogen-containing fuel in one special operating phase.

Vorteilhafterweise ist die Erzeugungseinheit als Elektrolyseeinheit ausgebildet. Hierdurch wird ermöglicht, dass mittels der Elektrolyse von Wasser oder dergleichen mittels elektrischem Strom der wasserstoffhaltige Heizstoff erzeugt werden kann. Wasser als Ausgangsstoff für die Elektrolyse weist insbesondere vorteilhafte umwelt- und sicherheitsrelevante Eigenschaften sowie vergleichsweise niedrige Kosten auf. Der zur Elektrolyse notwendige elektrische Strom kann beispielsweise in einer besonderen Betriebsphase der Elektrolyseeinheit zur Verfügung gestellt werden, bei der insbesondere eine Lichtmaschine der Verbrennungseinrichtung und/oder gegebenenfalls ein elektrischer Energiespeicher vorteilhaft verwendet werden können. The generation unit is advantageously in the form of Electrolysis unit designed. This enables that by means of the electrolysis of water or the like by means of electric current the hydrogen-containing fuel can be generated. Water as a raw material for the Electrolysis has particularly advantageous environmental and safety-related properties as well as comparative low cost on. The one necessary for electrolysis Electric current can, for example, in a special Operating phase of the electrolysis unit provided be, in particular an alternator Combustion device and / or if necessary electrical energy storage can be used advantageously can.

Vorzugsweise ist die Elektrolyseeinheit als Membranelektrolyseeinheit ausgebildet, wodurch handelsübliche Standardbauteile verwendbar sind und der wasserstoffhaltige Heizstoff beispielsweise unter einem Druck von bis zu 30 bar erzeugt werden kann. Vorteilhafterweise kann hierdurch der wasserstoffhaltige Heizstoff gegebenenfalls lediglich durch Öffnen und Schließen wenigstens eines Sperr- bzw. Dosierorganes, wie beispielsweise eines Ventils oder dergleichen, der Verbrennungseinrichtung bzw. der Umformeinheit zugeführt werden. The electrolysis unit is preferably a Membrane electrolysis unit formed, making commercially available Standard components can be used and the hydrogen-containing one Heating fuel, for example, under a pressure of up to 30 bar can be generated. Advantageously, the hydrogen-containing fuel, if necessary, only by Opening and closing at least one locking or Dosing device, such as a valve or the like, the combustion device or Forming unit are supplied.

Vor allem alternativ zur Verwendung der Elektrolyseeinheit kann zur Erzeugung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes eine Reformereinheit oder dergleichen zur wenigstens teilweisen Umsetzung vorteilhafterweise des Kraft- bzw. Brennstoffes der Verbrennungseinrichtung vorgesehen werden. Gegebenenfalls können bereits bekannte Reformat-Reinigungs-Stufen, wie Shift-Einheiten oder dergleichen, zur Erhöhung des wasserstoffanteils am Reformat vorgesehen werden. Hierbei kann eine dosierte Zugabe von wasserstoff- und gegebenenfalls kohlenmonoxidhaltigem Reformat das Verhalten der Verbrennungseinrichtung bei bestimmten Betriebszuständen, z. B. während einer Kaltstart- und/oder Volllastphase, sinnvoll verbessern. Especially as an alternative to using the electrolysis unit can be used to generate the hydrogen-containing fuel Reformer unit or the like for at least partial Implementation of the fuel advantageously Incinerator are provided. Possibly can already known reformate cleaning stages, such as Shift units or the like, to increase the hydrogen portion of the reformate are provided. in this connection can a metered addition of hydrogen and optionally carbon monoxide reformate the behavior of the Combustion device under certain operating conditions, z. B. during a cold start and / or full load phase, improve sensibly.

Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Speicherelement zur Speicherung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes vorgesehen. Vorzugsweise ist das Speicherelement insbesondere zur Zwischenspeicherung des erzeugten wasserstoffhaltigen Heizstoffes ausgebildet. Beispielsweise während dem Betrieb der Verbrennungseinrichtung kann mit der hierbei erzeugten Energie, ohne dynamischen Zeitdruck, der wasserstoffhaltige Heizstoff erzeugt und vorzugsweise mit dem Speicherelement zwischengespeichert werden. Gegebenenfalls kann im sogenannten "Bestpunkt" des Motors bzw. der Erzeugungseinheit mit nahezu optimalem Wirkungsgrad wasserstoffhaltiger Heizstoff erzeugt und möglicherweise zwischengespeichert werden, z. B. im Leerlauf des Motors. At least one memory element is advantageously used for Storage of the hydrogen-containing fuel provided. The storage element is preferably, in particular, for Intermediate storage of the generated hydrogen-containing Trained fuel. For example, during operation the combustion device can with the generated here Energy, without dynamic time pressure, the hydrogen-containing Generated fuel and preferably with the storage element be cached. If necessary, in so-called "best point" of the engine or the generating unit with almost optimal efficiency Fuel generated and possibly cached be, e.g. B. while the engine is idling.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Druckerzeugungseinheit zum Druck beaufschlagen des wasserstoffhaltigen Heizstoffes vorgesehen. Beispielsweise kann der von der Erzeugungseinheit erzeugte wasserstoffhaltige Heizstoff zur Zwischenspeicherung im Speicherelement mit einer Membranpumpe oder dergleichen mit Druck beaufschlagt werden. In an advantageous embodiment of the invention at least one pressure generating unit for printing act on the hydrogen-containing fuel provided. For example, the one generated by the generation unit hydrogen-containing fuel for temporary storage in the Storage element with a diaphragm pump or the like Pressure.

Zur Verwendung des wasserstoffhaltigen Heizstoffs gemäß der Erfindung kann der Druck beaufschlagte Heizstoff ohne verhältnismäßig großen Energieeinsatz zur Verbesserung des Kaltstartverhaltens der Umformeinheit und/oder der Verbrennungseinrichtung zugeführt werden. Gegebenenfalls kann der Vorratsspeicher bzw. das Speicherelement vor dem ersten Start der Verbrennungseinrichtung mit wasserstoffhaltigem Heizstoff befüllt werden. Vorzugsweise wird der Vorratsspeicher zugleich als Speicherelement ausgebildet. To use the hydrogen-containing fuel according to the Invention can be the pressurized fuel without relatively large amount of energy to improve the Cold start behavior of the forming unit and / or the Incinerator are supplied. If necessary the storage or the storage element before the first Start of the combustion device with hydrogen Be filled with fuel. Preferably the Storage is also designed as a storage element.

embodiment

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der einzigen Figur nachfolgend näher erläutert. An embodiment of the invention is in the drawing shown and is based on the single figure below explained in more detail.

In Fig. 1 ist in schematischer Blockbilddarstellung ein Verbrennungsmotor 1 mit einem Kraftstofftank 2, z. B. einem Benzin- oder Dieseltank, einer sogenannten Lichtmaschine 3 bzw. Generator, einer Batterie 4 bzw. einem Akkumulator und einem Katalysator 5 aufgeführt. In Fig. 1 is an internal combustion engine 1 with a fuel tank 2 , z. B. a gasoline or diesel tank, a so-called alternator 3 or generator, a battery 4 or an accumulator and a catalyst 5 listed.

Die Lichtmaschine 3 ist mittels einer Verbindung 6 mechanisch gekoppelt und erzeugt während dem Betrieb des Verbrennungsmotors 1 elektrische Energie, die sie mittels einer Leitung 7 der Batterie 4 und/oder einem Elektrolyseur 8 bzw. sonstigen elektrischen Verbrauchern 9, z. B. zur Klimatisierung, zum Infotainment, zur Sitzverstellung, zum Fensterheben, u. s. w., zuführt. The alternator 3 is mechanically coupled by means of a connection 6 and generates electrical energy during the operation of the internal combustion engine 1 , which it generates by means of a line 7 of the battery 4 and / or an electrolyzer 8 or other electrical consumers 9 , e.g. B. for air conditioning, infotainment, seat adjustment, window lifting, etc., feeds.

Der Elektrolyseur 8 kann auch mittels elektrischer Energie der Batterie 4 betrieben werden. Der Elektrolyseur 8 setzt in nicht näher dargestellter Weise Wasser insbesondere in ein wasserstoffhaltiges Fluid um, das vor allem mittels Leitungen 13 und 14 einem Speicher 10 und/oder ohne Abbildung direkt dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt und gemäß der Erfindung dem Katalysator 5 weitergeleitet wird. Die Leitung 13 weist im Allgemeinen eine Pumpe zur Druckbeaufschlagung des Wasserstoffs auf. The electrolyzer 8 can also be operated by means of electrical energy from the battery 4 . The electrolyzer 8 converts water in a manner not shown in particular into a hydrogen-containing fluid, which is fed directly to the internal combustion engine 1 , in particular by means of lines 13 and 14, to a memory 10 and / or not shown, and is passed on to the catalyst 5 according to the invention. The line 13 generally has a pump for pressurizing the hydrogen.

Der Verbrennungsmotor 1 wird gemäß der Erfindung derart mittels einer nicht näher dargestellten elektrischen Steuereinheit angesteuert, so dass beispielsweise im Verbrennungsmotor 1 kein Kraftstoff verbrannt wird, sondern dass das wasserstoffhaltige Fluid durch diesen möglichst in chemisch unveränderter Form hindurchgeschleust wird. Dieses wasserstoffhaltige Fluid wird mittels einer in handelsüblichen Verbrennungsanlagen 12 bzw. Fahrzeugen bereits vorhandenen Abgasleitung 11 dem Katalysator 5 vorzugsweise während dessen Kaltstartphase zugeführt, so dass dessen katalytisch aktive Belegung extrem schnell auf die notwendige Betriebstemperatur aufgeheizt wird. Hierdurch wird das Kaltstartverhalten des Katalysators sowie der gesamten Verbrennungsanlage 12 deutlich verbessert und zudem ohne großen konstruktiven Aufwand realisiert. The internal combustion engine 1 is controlled in accordance with the invention by means of an electrical control unit (not shown in detail), so that, for example, no fuel is burned in the internal combustion engine 1 , but rather that the hydrogen-containing fluid is passed through it in a chemically unchanged form. This hydrogen-containing fluid is supplied to the catalytic converter 5 by means of an exhaust pipe 11 already present in commercially available combustion plants 12 or vehicles, preferably during its cold start phase, so that its catalytically active coating is heated up extremely quickly to the necessary operating temperature. As a result, the cold start behavior of the catalytic converter and of the entire combustion system 12 is significantly improved and, moreover, implemented without great design effort.

Beispielsweise wird beim Start der Verbrennungsanlagen 12 ein Starter bzw. ein sogenannter "Zündschlüssel" betätigt und in einer ersten, relativ kurzen Phase wird der Katalysator 5 gemäß der Erfindung durch die Zufuhr von wasserstoffhaltigem Fluid vorzugsweise aus dem Speicher 10 durch den Verbrennungsmotor 1 hindurch extrem schnell auf Betriebstemperatur erwärmt. Diese gegenüber dem Stand der Technik zusätzliche Phase ist für den Betätiger des Starters nicht bzw. kaum wahrnehmbar. For example, a starter or a so-called "ignition key" is actuated at the start of the combustion plants 12 and in a first, relatively short phase, the catalyst 5 according to the invention becomes extremely fast through the combustion engine 1 by supplying hydrogen-containing fluid, preferably from the accumulator 10 warmed to operating temperature. This phase, which is additional to the state of the art, is hardly noticeable to the starter operator.

In einer nachfolgenden zweiten Phase wird vorzugsweise Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 2 dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt, wobei auch denkbar ist, alternativ hierzu den wasserstoffhaltigen Heizstoff dem Verbrennungsmotor 1 zuzuführen. Gegebenenfalls kann in einem vorgegebenen Verhältnis die Zufuhr von wasserstoffhaltigem Heizstoff gleichzeitig mit der Zufuhr des Kraftstoffes erfolgen, wodurch sich die Abgase des Verbrennungsmotors 1 positiv beeinflussen lassen. In a subsequent second phase, fuel is preferably supplied from the fuel tank 2 to the internal combustion engine 1 , it also being conceivable as an alternative to supply the hydrogen-containing heating material to the internal combustion engine 1 . If appropriate, the supply of hydrogen-containing heating material can take place simultaneously with the supply of the fuel in a predetermined ratio, as a result of which the exhaust gases from the internal combustion engine 1 can be positively influenced.

Für die Zufuhr des wasserstoffhaltigen Fluids und/oder des Kraftstoffs können beispielsweise handelsübliche Standardkomponenten wie sogenannte "Bi-Fuel-Einspritzventile" verwendet werden, so dass keine zusätzlichen Ventile zur Zufuhr des wasserstoffhaltigen Fluids zum Verbrennungsmotor 1 notwendig werden. Darüber hinaus wird hierdurch die Ansteuerung entsprechender Komponenten bzw. die Realisierung der gewünschten Betriebsphasen in vorteilhafter Weise steuerbar. For the supply of the hydrogen-containing fluid and / or the fuel, for example, commercially available standard components such as so-called "bi-fuel injection valves" can be used, so that no additional valves for supplying the hydrogen-containing fluid to the internal combustion engine 1 are necessary. In addition, the control of corresponding components or the implementation of the desired operating phases can be controlled in an advantageous manner.

Grundsätzlich verbessert sich durch die besonders einfache, erfindungsgemäße Zuführung des wasserstoffhaltigen Heizstoffes zur Umformeinheit bzw. zum Katalysator 5 die Emission von schadstoffhaltigen Abgasen, insbesondere während der Kaltstartphase der Verbrennungsanlage 12. Hierdurch können derzeit verhältnismäßig strenge Abgasgrenzwerte deutlich unterschritten werden. Bezugszeichenliste 1 Verbrennungsmotor
2 Kraftstofftank
3 Lichtmaschine
4 Batterie
5 Katalysator
6 Verbindung
7 Leitung
8 Elektrolyseur
9 Verbraucher
10 Speicher
11 Abgasleitung
12 Verbrennungsanlage
13 Leitung
14 Leitung
The emission of pollutant-containing exhaust gases, in particular during the cold start phase of the combustion system 12, is fundamentally improved by the particularly simple supply of the hydrogen-containing heating material to the forming unit or to the catalytic converter 5 according to the invention. As a result, the exhaust gas limit values can currently be relatively low. REFERENCE LIST 1 engine
2 fuel tank
3 alternator
4 battery
5 catalyst
6 connection
7 line
8 electrolyzer
9 consumers
10 memories
11 Exhaust pipe
12 incinerator
13 line
14 line

Claims

1. Device ( 12 ) for exhaust gas treatment of a combustion device ( 1 ) with a catalytically active forming unit ( 5 ), wherein a heating device ( 5 ) is provided for heating the forming unit ( 5 ) with a hydrogen-containing heating material, characterized in that at least the combustion device ( 1 ) is designed as a feed device ( 1 ) for feeding the hydrogen-containing heating material to the forming unit ( 5 ).

2. Device ( 12 ) according to claim 1, characterized in that a supply element for supplying the heating material is arranged at least in the flow direction upstream of the combustion device ( 1 ).

3. Device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply element has at least two supply connections for supplying the heating material and a fuel to the combustion device ( 1 ).

4. Device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply element is designed as an injection valve.

5. Device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one generating unit ( 8 ) is provided for generating the hydrogen-containing heating material.

6. Device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the generating unit ( 8 ) is designed as an electrolysis unit ( 8 ).

7. Device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrolysis unit ( 8 ) is designed as a membrane electrolysis unit ( 8 ).

8. Device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the generating unit ( 8 ) comprises at least one reformer unit for at least partially converting the fuel.

9. Device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one storage element ( 10 ) is provided for storing the hydrogen-containing heating material.

10. The device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure generating unit ( 8 ) is provided for pressurizing the hydrogen-containing heating material.

11. The device ( 12 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the forming unit is designed as a heating device.

12. The device ( 12 ) according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical control unit for controlling the supply element, the generating unit ( 8 ) or pressure generating unit ( 8 ) and / or the storage element ( 10 ) is provided.

13. Vehicle with a device ( 12 ) for exhaust gas treatment of a combustion device ( 1 ), wherein a heating device ( 5 ) for heating a catalytically active forming unit ( 5 ) with a hydrogen-containing fuel is provided, characterized in that the device ( 12 ) according to a of the aforementioned claims.

14. A method for exhaust gas treatment of a combustion device ( 1 ) with a catalytically active forming unit ( 5 ), wherein a heating device ( 5 ) is used for heating the forming unit ( 5 ) with a hydrogen-containing heating material, characterized in that in a heating phase of the forming unit ( 5 is used), the combustion device (1) as a supply device (1) for supplying the hydrogen-containing fuel itself to the forming unit (5).

15. The method according to claim 14, characterized in that a device ( 12 ) according to one of the preceding claims is used.