DE1043717B - Verfahren zur Entgiftung der Abgase aus Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur Entgiftung der Abgase aus Verbrennungsmotoren Die Abgase von Verbrennungskraftmaschinen enthalten bekanntlich erhebliche Mengen des giftigen Kohlenoxydes. Insbesondere bei mit schwerflüchtigen Kraftstoffen betriebenen Motoren treten neben Kohlenoxyd noch weitere giftige Stoffe, wie gekrackte Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzpyren, auf, die wegen ihrer krebserzeugenden Wirkung besonders gesundheitsschädlich sind.
• Beträchtliche Mengen dieser carcinogenen Stoffe bilden sich, wenn das Verhältnis Brennstoff zu Luft nicht richtig eingestellt ist. In dichtem Straßenverkehr, vor allem an Kreuzungen enger Straßen mit hohen Häusern, enthält deshalb die Atemluft Konzentrationen dieser giftigen Stoffe, die wesentlich über den allgemein als unschädlich betrachteten Grenzkonzentrationen liegen. Man kann zwar durch eine häufigere Kontrolle des Mischungsverhältnisses Luft zu Brennstoff diesem Übelstand etwas abhelfen, doch führen solche von Zeit zu Zeit durchgeführten Maß nahmen nicht zu einem vollen Erfolg, zumal die Einstellung des Vergasers oder der Einspritzorgane für den praktischen Betrieb allzuhäufig erfolgen muß und auch nicht genügend exakt für die dauernd schwankende Belastung des Motors möglich ist.
• Man hat deshalb versucht, die Abgase mit Hilfe von Katalysatoren nachzuverb,rennen. Hierbei erzielt man mit Platinkatalysatoren brauchbare Ergebnisse, jedoch ist Platin in den meisten Fällen zu kostspielig.
• Vor allem jedoch wird es rasch katalytisch unwirksam, insbesondere durch das in dem Brennstoff meist enthaltene Blei. Auch d!ie für die Oxydation von Kohlenoxyd bekannten Katalysatoren aus Metalloxyden, wie Kupfer-Mangan-Kobalt-Oxyd, bewirken zwar anfangs eine vollkommene Überführung des Kohlenoxydes in Kohlensäure, doch werden auch diese Katalysatoren verhältnismäßig rasch unbrauchbar, da ihre Oberfläche von den in den Abgasen enthaltenen schwerflüchtigen Kohlenwasserstoffen, Teer- und Rußteilchen abgedeckt und dadurch katalytisch unwirksam wird.
• Abgesehen von den obenerwähnten Schwierigkeiten der raschen Vergiftung des Katalysators hat dieses Verfahren der Nachverbrennung den Nachteil, daß dem Abgasgemisch meist noch zusätzliche Wärme zugeführt werden muß. Ferner ist die Dosierung der zur angestrebten vollständigen Nachverbrennung gerade ausreichenden Luftmengen besonders schwierig, da insbesondere bei Fahrzeugmotoren sowohl die Kraftstoffmengen als auch die Füllungsgrade der Verb den nungsräume zeitlich in weiten Grenzen verändert werden.
• Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise zu praktisch giftfreien Abgasen aus Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere solchen von Fahr- zeugen, gelangt, wenn man in der Abgasleitung impulsgebende Mittel vorsieht, die auf die noch brennbaren Bestandteile der Abgase ansprechen und durch den dadurch hervorgerufenen Impuls die Zufuhr von Frischluft und/oder Brennstoff zum Motor selbsttätig regeln. Hierdurch wird erreicht, daß dem Verbrennungsraum dauernd und automatisch ein Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird, das im Motor vollständig verbrennt, wodurch eine gute Wärmeausbeute erreicht wird, während seither bei Mischungen, die wegen Luftmangel nur unvollständig verbrennen, die Energie der unvollständig verbrannten giftigen Bestandteile mit den Abgasen verlorengeht.
• Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung des Erfindungsgegenstandes an einem mit Luftunterschuß betriebenen Motor: Ein Gemisch von Benzin mit einem Unterschuß an Luft wird durch die Zuführungsleitung a in den Verbrennungsraum b geführt. Die Hauptmenge der Abgase tritt bei c aus. Ein Teil derAbgase wird bei d abgezweigt und durch einen Oxydationskatalysatore geleitet. Vor dem Eintritt in das Katalysatorgefäß wird durch einen Injektor bei f die zur vollständigen Verbrennung erforderliche Luft angesaugt. Da das Abgas noch etwa 5°/o Kohlenoxyd und eine große Anzahl von gekrackten Kohlenwasserstoffen teils in Dampf-, teils in Nebelform (Benzol, Toluol, Xylol, Phenol, Acenaphthylen, Pyren, Anthracen) enthält, wird es mit der vorstehend erwähnten überschüssigen Luft am Katalysator praktisch vollständig zu Kohlensäure und Wasser oxydiert. Die hierbei auftretende Oxydationswärme verursacht eine Temperaturerhöhung, die auf das in dem Katalysatorbehälter angebrachte Thermoelement g übertragen wird. Um die Temperaturerhöhung im Katalysator nicht durch die an sich schwankende Temperatur der den Motor verlassenden Abgase zu beeinflussen, ist es zweckmäßig, den abgezweigten Teil der Abgase vor dem Eintritt in den Katalysator durch eine Kühlung auf eine konstante Temperatur zu bringen. Hierzu genügt meistens ein luftgekühltes Rippenrohr vor dem Katalysatorraum. Der Ausschlag des Thermoelements bei Ii wird über eine an sich bekannte Ubertragungsvorrichtung i mit einer Klappe k gekoppelt, die um so mehr zusätzliche Luft in die Zuführungsleitung a ansaugen läßt, je höher die Temperatur im Katalysator steigt. Hierdurch wird erreicht, daß dem zu fetten Brennstoffgemisch vor dem Eingang in den Verbrennungsraum so viel zusätzliche Luft zugeführt wird, daß die Verbrennung vollständig verläuft und die Abgase keine unverbrannten Bestandteile mehr enthalten können und dadurch entgiftet sind. Sobald jedoch das bei a eingeführte Brennstoffgemisch die zur vollständigen Verbrennung erforderliche Luft enthält, wird die Temperatur des Katalysators nicht erhöht, das Thermoelement schlägt nicht aus. Dadurch schließt sich durch eine Federwirkung die Klappe k, und die weitere zusätzliche Luftzufuhr durch die Leitung I wird unterbunden. Man kann jedoch auf die Verwendung eines Oxydationskatalysators ganz verzichten, wenn man ein Registriergerät verwendet, das physikalisch oder chemisch die unverbrannten Stoffe in den Abgasen erfaßt.
• Auch automatische Analysenapparate, die z. B. das Kohlenoxyd oder die Kohlenwasserstoffe laufend oder in kurzen Zeiträumen analytisch oder calorimetrisch erfassen, können sinngemäß zu der erwähnten Regulierung verwendet werden.

Claims (5)

PATENTANSPRUCHE.

1. Verfahren zur Entgiftung der Abgase aus Verbrennungsmotoren, insbesondere aus Fahrzeugmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung impulsgebende Mittel vorgesehen sind, die auf die noch brennbaren Bestandteile der Abgase ansprechen und durch den dadurch hervorgerufenen Impuls die Zufuhr von Frischluft und/oder Brennstoff zum Motor selbsttätig regeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Impulsgeber in der Abgasleitung, der auf Temperaturänderungen anspricht, die bei der zweckmäßig katalytischen Oxydation noch brennbarer Abgas anteile auftreten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in der Abgasleitung angeordnetes Gerät, das chemisch oder physikalisch den Gehalt an unverbrannten Stoffen im Abgas in Form eines Impulses registriert, der mittel- oder unmittelbar mengenregelnd auf die dem Motor zugeführte Frischluft und/oder den Kraftstoff wirkt.

4 Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Abgase dem Impulsgeber zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Abgase vor dem Impulsgeber konstant gehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 662 284.