DE10105185A1 - Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem Speicherkatalysator - Google Patents
Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem SpeicherkatalysatorInfo
- Publication number
- DE10105185A1 DE10105185A1 DE10105185A DE10105185A DE10105185A1 DE 10105185 A1 DE10105185 A1 DE 10105185A1 DE 10105185 A DE10105185 A DE 10105185A DE 10105185 A DE10105185 A DE 10105185A DE 10105185 A1 DE10105185 A1 DE 10105185A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gas
- cooling
- heat exchanger
- gas stream
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2046—Periodically cooling catalytic reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
- F01N3/0842—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
- F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2033—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using a fuel burner or introducing fuel into exhaust duct
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Es wird eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, mit einem Speicherkatalysator (6, 7) und einer Zuheizvorrichtung (4) zur Erwärmung des Abgasstromes (1) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) vorgeschlagen, die den Betrieb des Speicherkatalysators (6, 7) verbessert und gleichzeitig die Menge der zuzuführenden Energie beziehungsweise des zuzuführenden Kraftstoffs deutlich reduziert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Wärmetauscher (2) zur Vorwärmung des zu erwärmenden Abgasstromes (1) mittels der Abwärme des von der Zuheizvorrichtung (4) erwärmten Abgasstromes (9) vorgesehen ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abgasbehandlung
einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, mit
einem Speicherkatalysator und einer Zuheizvorrichtung zur
Erwärmung des Abgasstromes nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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, NOx-Speicherkatalysatoren
verwendet, die die im mageren Motorbetrieb emittierten
Stickoxide speichern, bei dem in entsprechenden
Verbrennungsvorgängen ein Luftüberschuss (λ < 1) im
Abgasstrom vorliegt. Hierbei kommt es nur zu einer geringen
Kohlenmonoxid- und Kraftstoff-Emission, jedoch zu einer
vergleichsweise hohen NOx-Emission, wobei das Abgas
insbesondere Stickstoffmonoxid (NO) enthält.
Die NOx-Speicherkatalysatoren sind aufgrund ihrer
Beschichtung während dieser Speicherphase in der Lage, NOx-
Verbindungen aus dem Abgas zu absorbieren. Die
Absorptionsrate hängt insbesondere von der
Speicherkatalysatorbehandlung ab, so dass in gewissen
Zeitabschnitten eine Regeneration notwendig ist. Die
Regeneration wird vor allem dann durchgeführt, wenn die nach
dem Speicherkatalysator gemessene NOx-Konzentration,
verglichen mit den gesetzlichen Anforderungen, zu hoch ist.
Zur Regeneration des NOx-Speicherkatalysators wird im
Allgemeinen eine reduzierende Abgasatmosphäre (λ < 1)
erzeugt.
Aus unterstöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnissen
(λ < 1) resultiert eine unvollständige Verbrennung des
Brennstoffes, wobei als Folge vermehrt Kohlenmonoxid (CO) und
Kraftstoff (HC) emittiert wird. Besonders diese
Reduktionsmittel sowie Wasserstoff (H2) regenerieren während
einer kurzzeitigen Regenerationsphase den NOx-
Speicherkatalysator, wobei die gespeicherten NOx-Verbindungen
zusammen mit dem Kohlenmonoxid (CO) und dem Kraftstoff (HC)
beziehungsweise Wasserstoff (H2) im Katalysator vor allem zu
Stickstoff (N2) beziehungsweise Kohlendioxid (CO2) und Wasser
(H2O) abgebaut werden.
Im Allgemeinen ist für Ottomotoren sowohl ein magerer als
auch ein fetter Betrieb vergleichsweise einfach zu
realisieren. Jedoch werden bei Motoren mit Direkteinspritzung
im Teillastbetrieb während einer mageren Betriebsweise häufig
keine optimalen Arbeitstemperaturen des Speicherkatalysators
erreicht. Hierbei wird bestenfalls die untere vom
Katalysatorhersteller spezifizierte Temperaturgrenze des
Arbeitsbereichs des NOX-Speicherkatalysators erreicht.
Bislang werden beispielsweise innermotorische Maßnahmen,
elektrische Heizungen oder Kraftstoff-Brenner zur
zusätzlichen Erwärmung des Abgasstromes eingesetzt. Der
vergleichsweise hohe zusätzliche Energieaufwand
beziehungsweise Kraftstoffeinsatz für den Brenner ist hierbei
jedoch nachteilig. Entsprechend große Mengen an zusätzlicher
Energie beziehungsweise zusätzlichem Kraftstoff wirken dem
Magermotorkonzept entsprechender Motoren entgegen.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung
zur Abgasbehandlung einer Brennkraftmaschine, mit einem
Speicherkatalysator und einer Zuheizvorrichtung zur Erwärmung
des Abgasstromes vorzuschlagen, die den Betrieb des
Speicherkatalysators verbessert und gleichzeitig die Menge
der zuzuführenden Energie beziehungsweise des zuzuführenden
Kraftstoffs deutlich reduziert.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der
einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind
vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung
möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer Brennkraftmaschine
dadurch aus, dass ein Wärmetauscher zur Vorwärmung des zu
erwärmenden Abgasstromes mittels der Abwärme des von der
Zuheizvorrichtung erwärmten Abgasstromes vorgesehen ist.
Vorteilhafterweise erfolgt hierbei mittels dem
erfindungsgemäßen Wärmetauscher eine Wärmerückgewinnung der
Abgaswärme für den Betrieb des Speicherkatalysators, so dass
der energetische Aufwand zur Erreichung der optimalen
Arbeitstemperatur des Speicherkatalysators wesentlich
verringert wird.
Gleichzeitig kann der Wärmetauscher derart ausgeführt werden,
dass er vergleichsweise starke Temperaturschwankungen des
Abgasstromes ausgleichen kann, wodurch der Betrieb verbessert
sowie die Lebensdauer des Speicherkatalysators verlängert
wird.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird der
Wärmetauscher in dem gemeinsamen Gehäuse des
Speicherkatalysators und der Zuheizvorrichtung angeordnet.
Hierdurch kann eine besonders kompakte, platzsparende
Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit verbesserter
Wärmerückgewinnung realisiert werden. Dies ist insbesondere
auch für den Einsatz im Fahrzeugbau vorteilhaft, da hierdurch
die erfindungsgemäße Vorrichtung vergleichsweise einfach und
platzsparend an der Unterseite des Fahrzeugs anordenbar ist.
Gegebenenfalls kann der Wärmetauscher auch durch eine
entsprechende Anordnung der Abgasleitung am beziehungsweise
um den Speicherkatalysator realisiert werden.
Vorzugsweise umfasst die Zuheizvorrichtung wenigstens ein
elektrisches Heizelement. Hierdurch kann die
Zuheizvorrichtung beispielsweise mittels einer elektrischen
Batterie oder eines Akkumulators sowie mittels eines
Generators mit entsprechender Heizenergie versorgt werden.
Insbesondere ist als Generator eine sogenannte
"Lichtmaschine" vorzusehen, die vorzugsweise von der
Brennkraftmaschine betrieben wird.
Vorteilhafterweise kann auch der Katalysatorkörper ein
Heizelement mit einem elektrischen, induktiven und/oder
kapazitiven Widerstand umfassen, wobei gegebenenfalls mittels
einem Heizdraht oder einer entsprechenden Strahlungsquelle
Energie unmittelbar in den Katalysatorkörper eingebracht
werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst
die Zuheizvorrichtung wenigstens einen Brenner. Hierdurch
wird ermöglicht, dass in vorteilhafter Weise der Brenner mit
dem Kraftstoff der Brennkraftmaschine oder dergleichen
betrieben werden kann. Beispielsweise kann hierfür ein
Brenner mit einer offenen Flamme und/oder ein katalytischer
Brenner eingesetzt werden.
Grundsätzlich können auch zusätzlich innermotorische
Maßnahmen zur Erhöhung der Temperatur des Abgasstromes
durchgeführt werden, wie z. B. eine Verbrennungsphase mit
einem Luftverhältnis λ = 1, eine Spätzündung oder
dergleichen, wobei sich beispielsweise bei einer
Späteinspritzung bei einem Dieselmotor der
Kohlenwasserstoffanteil im Abgas erhöht, so dass dies hierbei
als Reduktionsmittel zur Speicherkatalysator-Entleerung
gegebenenfalls verwendet werden kann.
In einer möglichen Ausführungsform ist wenigstens eine
Kühlvorrichtung mit einem Kühlmedium zur Kühlung des
Speicherkatalysators vorgesehen. Hierdurch wird
gewährleistet, dass beispielsweise in entsprechenden
Betriebsphasen mit sehr heißem Abgas, wie u. a. im
Vollastbetrieb, eine Überhitzung und somit eine Beschädigung
beziehungsweise Zerstörung des Speicherkatalysator vermeidbar
ist. Eine entsprechende Kühlung des Speicherkatalysators ist
auch unabhängig von einer Verwendung eines erfindungsgemäßen
Wärmetauschers vorteilhaft.
In einer möglichen Weiterbildung der Erfindung umfasst der
Wärmetauscher die Kühlvorrichtung zur Kühlung des
Speicherkatalysators. Hierdurch kann vorzugsweise in
Abhängigkeit von der Betriebsweise der Brennkraftmaschine
eine Mehrfachnutzung des erfindungsgemäßen Wärmetauschers
beispielsweise zur Vorwärmung als auch zur Kühlung des von
der Brennkraftmaschine kommenden Abgasstromes umgesetzt
werden. Vorteilhafterweise ist hierfür wenigstens eine
Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzusehen, die
vor allem mittels entsprechender Temperatur- und/oder Gas-
Sensoren die Zuheizvorrichtung und/oder die Kühlvorrichtung
in beziehungsweise außer Betrieb setzt und/oder die
zugeführte Heizleistung regelt.
Als Kühlmedium der Kühlvorrichtung kann beispielsweise ein
flüssiges Metall, Thermoöl oder dergleichen verwendet werden.
Vorzugsweise wird als Kühlmedium der Kühlvorrichtung ein
Fluid vorgesehen, das wenigstens teilweise Luft umfasst.
Hierdurch kann beispielsweise mittels einem Ventilator oder
dergleichen bei Bedarf kalte Luft als Kühlmedium zum
Wärmetauscher geführt werden, so dass dieser entsprechend
abgekühlt wird.
In einer vorteilhaften Variante wird als Kühlmedium der
Kühlvorrichtung ein Fluid vorgesehen, das wenigstens
teilweise Wasser umfasst. Hierbei kann bei Bedarf
entsprechend kühles Wasser als Kühlmedium dem Wärmetauscher
zugeführt werden, beispielsweise mittels Wasser
durchflossener Leitungen, insbesondere mittels spiralförmiger
Leitungen, die in den Wärmetauscher hineinragen und/oder
wenigstens teilweise um diesen herum angeordnet sind.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird eine
Kühleinheit zur Kühlung der Brennkraftmaschine zur Kühlung
des Kühlmediums der Kühlvorrichtung vorgesehen. Hierdurch
wird der Aufwand zur Kühlung des erfindungsgemäßen
Wärmetauschers vergleichsweise gering gehalten, da eine
solche Kühleinheit bei jeder Brennkraftmaschine zwangsweise
vorhanden ist. Eine Steuerung kann dabei in vorteilhafter
Weise mittels entsprechender Sensoren die Kühlung der
Brennkraftmaschine und/oder der erfindungsgemäßen
Kühlvorrichtung regeln.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist
der Wärmetauscher eine oberflächenvergrößernde Struktur auf.
Hierdurch wird die Wärmerückgewinnung des Wärmetauschers
zusätzlich verbessert. Beispielsweise können mehrere,
insbesondere parallel verschaltete, erfindungsgemäße
Wärmetauscher und/oder mittels nichtplanarer, strukturierter
oder ähnlich ausgebildeter Wärmeübertragungswände des
Wärmetauschers die erfindungsgemäße Wärmeübertragung
wesentlich verbessern.
Grundsätzlich führen alle Ausführungsformen der Erfindung zu
einer deutlichen Verringerung der Zuheizenergiemenge, so dass
ein wesentlich wirtschaftlicherer und umweltfreundlicher
Betrieb gegenüber dem Stand der Technik möglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und
wird anhand der Figuren näher erläutert.
Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei ein
Zustrom 1, d. h. das von der Brennkraftmaschine in einen
erfindungsgemäßen Wärmetauscher 2 strömende Abgas 1, mittels
der Abwärme eines von einer Heizquelle 4 erwärmten
Abstromes 9 vorgewärmt wird. Die Vorwärmung des Zustromes 1
erfolgt entlang einer Wärmetauscherwand 3. Hierbei ist an
einem Ende der Wärmetauscherwand 3 eine Heizzone 5 mit der
Heizquelle 4 angeordnet. Hierfür ist ein gemeinsames
Gehäuse 10 vorgesehen.
Die Fig. 1 stellt insbesondere eine Betriebsphase eines
Brenners als Heizquelle 4 schematisch dar, wobei jedoch auch
elektrische sowie andere chemische Heizquellen 4 realisierbar
sind, z. B. eine katalytische Umsetzung des Kraftstoffes der
Brennkraftmaschine. Gegebenenfalls können sowohl separate
Heizquellen 4 als auch in einem Katalysator 6, 7 integrierte
Heizquellen 4 verwendet werden.
Im Bereich der Heizzone 5 gemäß Fig. 1 oder zwischen
Heizzone 5 und Wärmetauscher 2 gemäß Fig. 2 sind
vorteilhafterweise zwei Katalysatoren 6 und 7 dargestellt,
wobei einer der Katalysatoren 6, 7 gegebenenfalls auch
verzichtbar ist. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung
zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Wärmetauschers 2
der Wärmetauscherwand 3, wobei die Heizzone 5 und
gegebenenfalls der Katalysator 6 separat angeordnet sind.
Insbesondere zum Schutz der Speicherkatalysatoren 6, 7 weist
die dargestellte Vorrichtung gemäß Fig. 1 Kühlvorrichtungen
8a, 8b, 8c auf, wobei auch lediglich eine einzelne
Kühlvorrichtungen 8a, 8b oder 8c zur Kühlung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ausreichen kann. Die
Kühlvorrichtung 8a kühlt den Zustrom 1 bereits im
Eingangsbereich des Wärmetauschers 2, so dass eine
vorteilhaft starke Abkühlung des Zustroms 1 erfolgt, bevor
dieser die Katalysatoren 6, 7 erreicht. Die Kühlvorrichtungen
8b beziehungsweise 8c kühlen in vorteilhafter Weise den
besonders heiß werdenden Bereich der Heizzone 5, so dass
gegebenenfalls eine vorteilhaft schnelle Abkühlung der
Heizzone 5 beziehungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
realisierbar ist, wobei die Heizquelle 4 außer Betrieb ist.
Auch kann gegebenenfalls ein separater Wasser-Tank für das
Kühlmedium der Kühlvorrichtung 8a, 8c vorgesehen werden.
Grundsätzlich führt der erfindungsgemäße Wärmetauscher 2
dazu, dass große Schwankungen der Abgastemperatur im Bereich
der Katalysatoren 6, 7 vermieden werden, was zu einer
verbesserten Betriebsweise und gegebenenfalls zu einer
Erhöhung der Betriebsdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung
führen kann. Hierbei werden vor allem nachteilige, hohe
Temperaturspitzen abgebaut, was sich unter anderem auch
vorteilhaft auf die Beladung der Katalysatoren 6, 7 auswirken
kann. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
sowohl für Ottomotoren als auch für Dieselmotoren vorgesehen
werden.
1
Zustrom
2
Wärmetauscher .
3
Wärmetauscherwand
4
Heizquelle
5
Heizzone
6
Katalysator
7
Katalysator
8
Kühlvorrichtung
9
Abstrom
10
Gehäuse
Claims (12)
1. Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer
Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, mit einem
Speicherkatalysator (6, 7) und einer Zuheizvorrichtung (4)
zur Erwärmung des Abgasstromes (1) in einem gemeinsamen
Gehäuse (10), dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher
(2) zur Vorwärmung des zu erwärmenden Abgasstromes (1)
mittels der Abwärme des von der Zuheizvorrichtung (4)
erwärmten Abgasstromes (9) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmeaustauscher (2) in dem gemeinsamen Gehäuse (10)
angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zuheizvorrichtung (4)
wenigstens ein elektrisches Heizelement umfasst.
4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zuheizvorrichtung (4)
wenigstens einen Brenner (4) umfasst.
5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, .
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kühlvorrichtung
(8a, 8b, 8c) mit einem Kühlmedium zur Kühlung des
Speicherkatalysators (6, 7) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) die
Kühlvorrichtung (8) zur Kühlung des Speicherkatalysators
umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium der
Kühlvorrichtung (8) ein Fluid vorgesehen ist, das wenigstens
teilweise Luft umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium der
Kühlvorrichtung (8) ein Fluid vorgesehen ist, das wenigstens
teilweise Wasser umfasst.
9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinheit zur Kühlung der
Brennkraftmaschine zur Kühlung des Kühlmediums der
Kühlvorrichtung (8) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung zur
Regelung der Zuheizvorrichtung (4) und/oder der
Kühlvorrichtung (8) mittels chemischer und/oder
temperaturabhängiger Sensoren und/oder eins Kennfeldes der
Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) eine
oberflächenvergrößernde Struktur aufweißt.
12. Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Abgasbehandlung einer
Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, mit einem
Speicherkatalysator (6, 7), wobei eine Zuheizvorrichtung (4)
zur Erwärmung des Abgasstromes (1) vorgesehen ist, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach einem der
vorgenannten Ansprüche vorgesehen ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10105185A DE10105185B4 (de) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem Speicherkatalysator |
IT2002MI000202A ITMI20020202A1 (it) | 2001-02-06 | 2002-02-05 | Dispositivo atto al trattamento di gas di scarico comprendente un catalizzatore accumulatore |
JP2002028598A JP2002276347A (ja) | 2001-02-06 | 2002-02-05 | 貯蔵触媒を備えた排ガス処理装置 |
FR0201400A FR2820341B1 (fr) | 2001-02-06 | 2002-02-06 | Dispositif de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne comportant un catalyseur accumulateur |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10105185A DE10105185B4 (de) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem Speicherkatalysator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10105185A1 true DE10105185A1 (de) | 2002-08-14 |
DE10105185B4 DE10105185B4 (de) | 2008-05-15 |
Family
ID=7672933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10105185A Expired - Fee Related DE10105185B4 (de) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem Speicherkatalysator |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002276347A (de) |
DE (1) | DE10105185B4 (de) |
FR (1) | FR2820341B1 (de) |
IT (1) | ITMI20020202A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004099577A1 (de) * | 2003-05-10 | 2004-11-18 | Universität Stuttgart | Verfahren und vorrichtung zur reinigung von abgasen |
WO2007062857A1 (de) * | 2005-12-01 | 2007-06-07 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Vorrichtung und verfahren zur thermischen behandlung eines abgasstroms |
WO2009059679A1 (de) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Daimler Ag | Brennkraftmaschine mit abgassystem |
EP2557288A1 (de) | 2011-08-09 | 2013-02-13 | Universität Stuttgart | Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung für Verbrennungskraftmaschinen |
DE102019213542A1 (de) * | 2019-09-05 | 2021-03-11 | Vitesco Technologies GmbH | Abgasnachbehandlungsvorrichtung |
DE102021134472A1 (de) | 2021-12-23 | 2023-06-29 | Tenneco Gmbh | Vorrichtung zum Behandeln von Abgas II |
WO2023117462A1 (de) | 2021-12-23 | 2023-06-29 | Tenneco Gmbh | Vorrichtung zum behandeln von abgas ii |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7500359B2 (en) * | 2006-04-26 | 2009-03-10 | Purify Solutions, Inc. | Reverse flow heat exchanger for exhaust systems |
JP5532682B2 (ja) * | 2009-05-28 | 2014-06-25 | いすゞ自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
JP5614004B2 (ja) * | 2009-07-31 | 2014-10-29 | いすゞ自動車株式会社 | 触媒昇温装置 |
DE102013219801A1 (de) * | 2013-09-30 | 2015-04-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kühlelement und Abgasanlage, umfassend ein Kühlelement |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1594710C3 (de) * | 1965-10-28 | 1974-03-07 | Linde, Robert Von, Dipl.-Ing., 8032 Graefelfing | Verfahren zur katalytischen Reinigung sauerstoffhaltig« Abgase |
DE4106588A1 (de) * | 1991-03-01 | 1992-09-03 | Schatz Oskar | Verfahren zur verkuerzung der anspringzeit von konvertern fuer die entgiftung von abgasen |
EP0556846A1 (de) * | 1992-02-19 | 1993-08-25 | LEISTRITZ AG & CO. Abgastechnik | Abgasschalldämpfer für Dieselmotoren insbesondere von Nutzfahrzeugen |
DE4341380A1 (de) * | 1993-12-04 | 1995-06-14 | Degussa | Verfahren zur Beschleunigung der Aufheizung von Feststoffkatalysatoren durch Zufuhr von Hilfsenergie |
DE19503989A1 (de) * | 1994-02-12 | 1995-08-17 | Volkswagen Ag | Abgasreinigungseinrichtung |
DE4414904C1 (de) * | 1994-04-28 | 1995-04-27 | Daimler Benz Ag | Temperaturgeregelte Abgaskatalysatoranlage für eine Brennkraftmaschine |
CA2350027A1 (en) * | 1998-11-06 | 2000-05-18 | Ceryx Incorporated | Integrated apparatus for removing pollutants from a fluid stream in a lean-burn environment with heat recovery |
DE19955013B4 (de) * | 1999-11-16 | 2008-04-03 | Volkswagen Ag | Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine |
-
2001
- 2001-02-06 DE DE10105185A patent/DE10105185B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-02-05 JP JP2002028598A patent/JP2002276347A/ja not_active Withdrawn
- 2002-02-05 IT IT2002MI000202A patent/ITMI20020202A1/it unknown
- 2002-02-06 FR FR0201400A patent/FR2820341B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004099577A1 (de) * | 2003-05-10 | 2004-11-18 | Universität Stuttgart | Verfahren und vorrichtung zur reinigung von abgasen |
EP1479883A1 (de) * | 2003-05-10 | 2004-11-24 | Universität Stuttgart | Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen |
US7797928B2 (en) | 2003-05-10 | 2010-09-21 | Univeritaet Stuttgart | Method and apparatus for purifying exhaust gases |
EP2014883A2 (de) | 2003-05-10 | 2009-01-14 | Universität Stuttgart | Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen |
EP2014883A3 (de) * | 2003-05-10 | 2009-01-21 | Universität Stuttgart | Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen |
US7765802B2 (en) | 2005-12-01 | 2010-08-03 | Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh | Device and method for the thermal treatment of an exhaust gas flow, vehicle having the device and method of operating an exhaust gas system |
WO2007062857A1 (de) * | 2005-12-01 | 2007-06-07 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Vorrichtung und verfahren zur thermischen behandlung eines abgasstroms |
CN101321936B (zh) * | 2005-12-01 | 2011-11-02 | 排放技术有限公司 | 用于对排气流进行热处理的装置和方法 |
WO2009059679A1 (de) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Daimler Ag | Brennkraftmaschine mit abgassystem |
EP2557288A1 (de) | 2011-08-09 | 2013-02-13 | Universität Stuttgart | Vorrichtung und Verfahren zur Abgasreinigung für Verbrennungskraftmaschinen |
DE102011109761A1 (de) | 2011-08-09 | 2013-02-14 | Universität Stuttgart - Institut für Chemische Verfahrenstechnik | Verfahren und Vorrichtung zur Abgasreinigung mit optionaler Wärmerückgewinnung für Verbrennungskraftmaschinen |
US8475754B2 (en) | 2011-08-09 | 2013-07-02 | Universitaet Stuttgart Institut fuer Chemische | Apparatus and method for purifying exhaust gases for combustion engines |
DE102019213542A1 (de) * | 2019-09-05 | 2021-03-11 | Vitesco Technologies GmbH | Abgasnachbehandlungsvorrichtung |
DE102021134472A1 (de) | 2021-12-23 | 2023-06-29 | Tenneco Gmbh | Vorrichtung zum Behandeln von Abgas II |
WO2023117462A1 (de) | 2021-12-23 | 2023-06-29 | Tenneco Gmbh | Vorrichtung zum behandeln von abgas ii |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10105185B4 (de) | 2008-05-15 |
ITMI20020202A0 (it) | 2002-02-05 |
FR2820341B1 (fr) | 2004-11-12 |
FR2820341A1 (fr) | 2002-08-09 |
JP2002276347A (ja) | 2002-09-25 |
ITMI20020202A1 (it) | 2003-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0881366B1 (de) | Zusatzheizung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren | |
EP1807612B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines betriebsmittels für ein kraftfahrzeug | |
DE102004052107B4 (de) | Abgasanlage und zugehöriges Betriebsverfahren | |
DE10105185B4 (de) | Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem Speicherkatalysator | |
DE10349126A1 (de) | Abgasnachbehandlungssysteme | |
DE10348799A1 (de) | Abgasnachbehandlungssysteme | |
DE10347133A1 (de) | Abgasnachbehandlungssysteme | |
DE3144349A1 (de) | Diesel-brennkraftmaschine mit russabbrenn-vorrichtung | |
DE102019102928A1 (de) | Abgasnachbehandlungssystem sowie Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors | |
DE3716187C2 (de) | Heizvorrichtung zum Heizen begrenzter Räume | |
DE102006025664A1 (de) | Baugruppe zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Gases | |
DE3432512A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum vergluehen einer brennkraftmaschine oder der brennkraftmaschinenansaugluft | |
DE19548120C1 (de) | Motorvorwärmung für ein Hybrid-Fahrzeug | |
DE102019202560A1 (de) | System und verfahren zur abgasnachbehandlung, fahrzeug und verfahren zum betreiben eines fahrzeugs | |
DE102018118755A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ermöglichung einer Kaltabfahrt bei Fahrzeugen mit monovalenter gasförmiger Kraftstoffversorgung | |
DE102004048338C5 (de) | Brennkraftmaschine | |
EP1383991B1 (de) | Fahrzeug mit verbrennungsmotor, brennstoffzelle und katalysator | |
DE102010052102B4 (de) | Verfahren zum Betrieb eines Triebwerks | |
DE2135650C3 (de) | Verfahren zum Betrieb eines Spaltgasgenerators zur Speisung von Brennkraftmaschinen | |
WO2002075138A1 (de) | Verfahren zum aufheizen eines in strömungsrichtung nachgeordneten katalysators bei einem abgasanlagensystem eines verbrennungsmotors | |
DE102018114681A1 (de) | Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters | |
DE10137050A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Abgasbehandlung einer Brennkraftmaschine | |
DE10136888B4 (de) | Innenraumheizungsanlage für Kraftfahrzeuge | |
DE19726217A1 (de) | Durch einen Verbrennungsmotor antreibbares Kraftfahrzeug | |
DE102016012457A1 (de) | Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Abgasmodul für eine Verbrennungskraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebseinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130903 |