DE19504208B4 - Exhaust gas converter with a catalyst and a burner connected upstream - Google Patents

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Abstract

Abgaskonverter mit einem im Zuge einer Abgasleitung liegenden Katalysator, der eine katalytische Umwandlung unerwünschter Abgasbestandteile erst nach Erwärmung auf seine Betriebstemperatur vornimmt, und einem diesem vorgeschalteten, mit einem Brennerrohr in die Abgasleitung mündenden, mit Kraftstoff- und Luftzufuhr versehenen Brenner zur Beschleunigung der Erwärmung des Katalysators sowie zur Erzeugung einer weiteren Umwandlung unerwünschter Abgasbestandteile in der Abgasleitung vor dem Katalysator, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abgasleitung (1) hineinragende Bereiche des Brenners (4) auf ihrer der Abgasströmung ausgesetzten Oberfläche eine Schicht (11) aus katalytisch aktivem Material tragen.exhaust gas converter with a lying in the course of an exhaust pipe catalyst, the a catalytic conversion of undesirable exhaust components only after warming to its operating temperature, and upstream of this, with a burner pipe in the exhaust pipe opening, with fuel and Air supply provided burner to accelerate the heating of the Catalyst and to generate a further conversion undesirable Exhaust gas components in the exhaust pipe upstream of the catalyst, thereby characterized in that in the exhaust pipe (1) projecting areas the burner (4) on its surface exposed to the exhaust gas flow one Wear layer (11) of catalytically active material.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskonverter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The The invention relates to an exhaust gas converter according to the preamble of the claim.

Bei einem aus der DE 42 08 624 A1 bekannten Abgaskonverter dieser Art mündet das Brennerrohr ohne Beeinträchtigung des Querschnitts der Abgasleitung in diese ein, ragt also nicht in diese hinein. Durch diese Maßnahme soll eine Beeinträchtigung der Abgasströmung in der Abgasleitung vermieden werden. Der beispielsweise nur nach einem Kaltstart arbeitetende Brenner liefert mithin heiße Brennergase in einen in Strömungsrichtung der Abgase vor dem Katalysator liegenden Bereich der Abgasleitung, der außerdem Sekundärluft zugeführt wird. Dadurch bewirken die heißen Brennergase nicht nur eine Beschleunigung der Erwärmung des Katalysators auf seine Arbeitstemperatur (Anspringtemperatur), sondern durch ihre hohe Temperatur auch eine Umsetzung störender Abgasbestandteile durch thermische Reaktion in diesem Bereich der Abgasleitung. Insofern hat der Brenner also eine doppelte Funktion.At one of the DE 42 08 624 A1 known exhaust gas converter of this type opens the burner tube without affecting the cross section of the exhaust pipe in this, so it does not protrude into this. By this measure, an impairment of the exhaust gas flow in the exhaust pipe is to be avoided. The burner, which operates, for example, only after a cold start, thus supplies hot burner gases into a region of the exhaust gas line in front of the catalyst in the flow direction of the exhaust gases, to which secondary air is also supplied. As a result, the hot burner gases cause not only an acceleration of the heating of the catalyst to its working temperature (light-off temperature), but by their high temperature, a reaction disturbing exhaust gas components by thermal reaction in this region of the exhaust pipe. In this respect, the burner has a double function.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gattungsgemäßen Abgaskonverter zu schaffen, in dem die Ausnutzung des Wärmeinhalts der Brennergase mit minimalem zusätzlichen Aufwand optimiert ist.Of the Invention is based on the object, a generic exhaust gas converter to create in which the utilization of the heat content of the burner gases with minimal additional Effort is optimized.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.The inventive solution this Task consists in the characterizing features of the claim.

Während der zitierte Stand der Technik die Wärme der Brennergase – abgesehen für die Erwärmung des Katalysators – nur zur Erzielung einer thermischen Abgasreaktion heranzieht, sieht die Erfindung – ggf. zusätzlich zu einer derartigen thermischen Reaktion – eine Ausnutzung der Wärme der Brennergase zur Aufheizung einer dünnen Schicht katalytisch aktiven Materials im Wege des zuströmenden Abgases vor, so dass der Brenner gleichsam zu einem Vorkatalysator ergänzt ist. Bekanntlich werden aus einem relativ kleinen Vorkatalysator und einem relativ großen Hauptkatalysator bestehende Abgaskonverter verwendet, deren Vorkatalysator mit seiner kleinen Masse bei einem Kaltstart der die Abgase liefernden Brennkraftmaschine relativ schnell auf seine Arbeitstemperatur erwärmt wird; dadurch wird eine Zeitspanne überbrückt, die erforderlich ist, damit der relativ große Hauptkatalysator durch die Wärme der Abgase und die bei der katalytischen Reaktion am Vorkatalysator abgegebene Wärme auf seine Arbeitstemperatur gebracht wird.During the cited prior art heat the burner gas - apart for the warming of the catalyst - only sees to achieve a thermal exhaust reaction the invention - if necessary additionally to such a thermal reaction - an exploitation of the heat of the burner gases to heat a thin Layer of catalytically active material in the way of the incoming exhaust gas before, so that the burner is as it were supplemented to a pre-catalyst. As is known, from a relatively small precatalyst and a relatively large one Main catalyst used existing exhaust gas converter, its precatalyst with its small mass in a cold start of the exhaust gases Internal combustion engine is heated relatively quickly to its working temperature; This bridges a time span that is is required for the relatively large main catalyst by the heat of the Exhaust gases and in the catalytic reaction at the pre-catalyst released heat is brought to its working temperature.

Bei der Erfindung wird also ein derartiger, eine kleine Masse aufweisender Vorkatalysator gleichsam dadurch gewonnen, dass ein in die Abgasleitung hineinragender, verständlicherweise möglichst strömungswiderstandsarm gestalteter Bereich des Brenners, insbesondere des Brennerrohres, mit einer demgemäß durch den Wärmegehalt der Brennergase aufgeheizten Schicht aus an sich von üblichen Katalysatoren her bekanntem katalytisch aktiven Material versehen ist.at Thus, the invention will be such, a small mass exhibiting Pre-catalyst as it gained by one in the exhaust pipe protruding, understandably preferably strömungswiderstandsarm designed area of the burner, in particular the burner tube, with one accordingly the heat content the burner gas heated layer out of the usual Catalysts her known catalytically active material provided is.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die einen Längsschnitt durch eine mit der Erfindung ausgerüstete Abgasanlage einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine wiedergibt.One embodiment The invention will be explained below with reference to the drawing, which a longitudinal section by an exhaust system of a motor vehicle internal combustion engine equipped with the invention reproduces.

Die Abgasleitung 1 enthält das Gehäuse 2 zur Aufnahme des Katalysators 3 üblichen und daher nicht zu beschreibenden Aufbaus. Die bisher angegebene Anordnung wird im Sinne der Pfeile von Abgas durchströmt.The exhaust pipe 1 contains the housing 2 for receiving the catalyst 3 usual and therefore not to be described construction. The previously indicated arrangement is traversed by exhaust gas in the direction of the arrows.

Dem Katalysator 3 bezüglich der Strömungsrichtung der Abgase vorgeschaltet ist der Brenner 4 üblichen Aufbaus, d.h. mit einer Einspeisevorrichtung 5 für die Zufuhr von Kraftstoff (Kraftstoffleitung 6) und Verbrennungsluft (Luftleitung 7) und mit der Zündvorrichtung 8. Mit seinem Brennerrohr 9 und einem Teil des Gehäuses ragt der Brenner 4 in das zuströmende Abgas hinein, so dass die Oberflächen dieser Bereiche in der Abgasströmung liegen.The catalyst 3 upstream of the flow direction of the exhaust gases is the burner 4 usual structure, ie with a feed device 5 for the supply of fuel (fuel line 6 ) and combustion air (air line 7 ) and with the ignition device 8th , With his burner tube 9 and a part of the housing protrudes the burner 4 into the incoming exhaust gas, so that the surfaces of these areas are in the exhaust gas flow.

Bei einem Kaltstart oder immer dann, wenn der Katalysator 3 noch nicht seine Arbeitstemperatur erreicht hat, also die Abgase ihn ungereinigt durchsetzen würden, wird die Gemischzufuhr an der Einspeisevorrichtung 5 und/oder die Zündvorrichtung 8 aktiviert, so dass der Brenner 4 arbeitet und heiße Brennergase in Richtung auf die abgaseintrittseitige Stirnfläche des Katalysators 3 abgibt. Hierdurch wird die Erwärmung des Katalysators 3 durch die Abgase der Brennkraftmaschine im Sinne einer erheblichen Verkürzung der Zeit bis zum Erreichen der Arbeitstemperatur unterstützt. Außerdem kommt es in dem zwischen Brennerausgang und Katalysatorstirnfläche liegenden Bereich 10 der Abgasleitung 1 zu einer – ggf. durch Luftzufuhr unterstützten – thermischen Umwandlung störender Abgasbestandteile.At a cold start or whenever the catalyst 3 not yet reached its working temperature, so the exhaust would enforce it unrefined, the mixture supply to the feed device 5 and / or the ignition device 8th activated, leaving the burner 4 works and hot burner gas in the direction of the exhaust gas inlet side face of the catalyst 3 emits. This will cause the heating of the catalyst 3 supported by the exhaust gases of the internal combustion engine in terms of a significant reduction in the time to reach the working temperature. In addition, it comes in the lying between the burner outlet and the catalyst face area 10 the exhaust pipe 1 to a - possibly supported by air supply - thermal conversion of interfering exhaust gas components.

In der Abgasströmung liegende Oberflächenbereiche des Brenners 4, also Bereiche des aus Blech bestehenden Gehäuses sowie des ebenfalls aus Blech bestehenden Brennerrohres 9, sind mit einer Schicht 11 aus katalytisch aktivem Material belegt, das identisch mit dem für den Katalysator 3 verwendeten Material sein kann. Diese Schicht 11 nimmt sehr schnell durch Wärmedurchgang durch das Gehäuse des Brenners 4 ihre Betriebstemperatur an, so dass es an der Schicht 11 bereits vor dem Wirksamwerden des Katalysators 3 zu einer katalytischen Umwandlung störender Abgasbestandteile kommt.Surface areas of the burner lying in the exhaust gas flow 4 So areas of the existing sheet metal housing and also made of sheet metal burner tube 9 , are with a layer 11 occupied by catalytically active material, which is identical to that for the catalyst 3 used material can be. This layer 11 decreases very quickly due to heat transfer through the Ge housing of the burner 4 their operating temperature, making it to the layer 11 even before the catalyst becomes effective 3 to a catalytic conversion of interfering exhaust gas components comes.

Eine derartige Gewinnung eines Vorkatalysators hat den Vorteil, dass nach dem Warmlauf der Brennkraftmaschine, also beim Vorliegen heißer Gase und bei voll arbeitendem Katalysator 3, die Gefahr einer thermischen Beschädigung dieses Vorkatalysators vermieden ist, wie sie bei einem eine wesentlich größere Masse besitzenden Vorkatalysators herkömmlicher Bauart insbesondere dann gegeben ist, wenn dieser zwecks schneller Erwärmung nach einem Kaltstart brennraumnah an der Maschine angeordnet ist. Dabei ist zu berücksichtigen, dass nach dem Warmlauf der Brennkraftmaschine der Brenner 4 abgeschaltet ist.Such a recovery of a precatalyst has the advantage that after warming up of the internal combustion engine, ie in the presence of hot gases and at full working catalyst 3 , The risk of thermal damage to this precatalyst is avoided, as it is given in a much larger mass possessing primary catalytic converter conventional design, especially when it is located near the combustion chamber close to the engine for rapid heating after a cold start. It should be noted that after the warm-up of the engine, the burner 4 is switched off.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer Abgaskonverter mit optimaler Ausnutzung des Wärmeinhalts der Brennergase zur Umwandlung störender Abgasbestandteile geschaffen.With The invention accordingly is a generic exhaust gas converter with optimum utilization of the heat content created the burner gases for the conversion of interfering exhaust gas components.

Claims (1)

Abgaskonverter mit einem im Zuge einer Abgasleitung liegenden Katalysator, der eine katalytische Umwandlung unerwünschter Abgasbestandteile erst nach Erwärmung auf seine Betriebstemperatur vornimmt, und einem diesem vorgeschalteten, mit einem Brennerrohr in die Abgasleitung mündenden, mit Kraftstoff- und Luftzufuhr versehenen Brenner zur Beschleunigung der Erwärmung des Katalysators sowie zur Erzeugung einer weiteren Umwandlung unerwünschter Abgasbestandteile in der Abgasleitung vor dem Katalysator, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abgasleitung (1) hineinragende Bereiche des Brenners (4) auf ihrer der Abgasströmung ausgesetzten Oberfläche eine Schicht (11) aus katalytisch aktivem Material tragen.Exhaust gas converter with a catalyst lying in the course of an exhaust pipe, which performs a catalytic conversion of undesirable exhaust components only after heating to its operating temperature, and this upstream, opening with a burner tube in the exhaust pipe, provided with fuel and air supply burner to accelerate the heating of the catalyst and for generating a further conversion of undesirable exhaust gas constituents in the exhaust gas line upstream of the catalytic converter, characterized in that into the exhaust gas line ( 1 ) projecting areas of the burner ( 4 ) on its surface exposed to the exhaust flow ( 11 ) of catalytically active material.
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