DE1188373B

DE1188373B - Abgasentgiftungsvorrichtung, insbesondere fuer Brennkraftmaschinenabgase

Info

Publication number: DE1188373B
Application number: DEE22216A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Adolf Lehrenkrauss
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1962-01-09
Filing date: 1962-01-09
Publication date: 1965-03-04

Description

Abgasentgiftungsvorrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinenabgase Die Erfindung betrifft eine Abgasentgiftungsvorrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinenabgase, bei welcher die unverbrannten Abgasbestandteile in einem Nachbrenner an einer katalytischen Substanz, z. B. Metalloxyden, restlos verbrannt werden, wobei die dazu erforderliche Reaktionstemperatur mit Hilfe einer Heizvorrichtung erreicht wird.
Die beim Leerlauf von Kraftfahrzeugmotoren entstehenden Abgase haben am Motoraustritt normalerweise eine Temperatur von etwa 260 bis 280° C. Beim Start - besonders während der kalten Jahreszeit - sind die Abgase bei Leerlauf jedoch wesentlich kälter. Da die Katalysatoren des Nachbrenners je nach ihrer Beschaffenheit erst bei Temperaturen von etwa 250 bis 350° C zu arbeiten beginnen, unterbleibt beim Unterschreiten dieser Arbeitstemperatur die Nachverbrennung und damit natürlich auch die Entgiftung. Aus diesem Grunde hat man schon verschiedentlich die Abgase bei den Betriebszuständen mit niederen Abgastemperaturen vorgewärmt oder die Katalysatorsubstanz im Nachbrenner selbst aufgeheizt. Die Heizeinrichtungen hierfür sind sehr aufwendig. Zum Beispiel erfordert bei Kraftfahrzeugen eine Aufheizung mit elektrischen Widerständen eine Heizleistung, die von einer normalen Autobatterie nicht geliefert werden kann. Auch Benzinbrenner sind sehr aufwendig.
Ohne große apparative und energiemäßige Aufwendungen kann die zur Nachverbrennung erforderliche Temperatur erzeugt werden, wenn erfindungsgemäß in einer bis zum halben Durchtrittsquerschnitt der Hauptabgasleitung betragenden Nebenschlußleitung zunächst nur ein Teilstrom des Abgases, z. B. ein Viertel oder ein Fünftel des Gesamtabgasvolumens, mittels eines beheizten Hilfsnachbrenners katalytisch verbrannt wird. Bei dieser Verbrennung tritt zu der aus dem Motor kommenden Wärme und der zugeführten elektrischen Heizenergie jetzt noch die Verbrennungswärme der unverbrannten Abgasbestandteile, so daß der Teilstrom, der nach dem Verlassen des katalytischen Hilfsnachbrenners in den eigentlichen katalytischen Hauptnachbrenner gelangt, so viel Wärme mit sich führt, daß auch dieser auf die erforderliche Arbeitstemperatur des Katalysators gebracht wird.
Beträgt z. B. die Heizleistung, die notwendig ist, um den gesamten Abgasstrom auf die Arbeitstemperatur des Katalysators zu bringen, 350 Kcal/h entsprechend 400 Watt, so benötigt man für einen Teilstrom, der ein Fünftel des Gasamtabgasvolumens ausmacht, nur 80 Watt. Ein normales Leerlaufabgas hat einen unteren Heizwert von etwa 240 Kcal/Nms. Die aus der Nachverbrennung des Teilstroms frei werdende Wärmemenge entspricht einer Leistung von 560 Watt. Zur Aufheizung des Hauptstromes hat man also 560 -f- 80 = 640 Watt zur Verfügung bei einem Aufwand von nur 80 anstatt 400 Watt.
Die Erfindung ist am Beispiel einer Abgasentgiftungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor in der Zeichnung näher erläutert und beschrieben.
Mit 1 ist die Auspuffleitung des nicht dargestellten Verbrennungsmotors, mit 2 die vor dem Abgasentgifter 3 vorgesehene Nebenschlußleitung mit dem katalytischen Hilfsnachbrenner 4 bezeichnet. Der Abgasdurchtrittsquerschnitt der Nebenschlußleitung 2 beträgt etwa ein Fünftel des Durchtrittsquerschnittes der Auspuffleitung 1. Auch mengenmäßig ist der Katalysator 4a etwa ein Fünftel von dem Katalysator 3 a des Hauptnachbrenners 3. Vor dem Katalysator 4a des Hauptbrenners 3. Vor dem Katalysator 4 a ist eine Glühdrahtspirale 4 b angeordnet. Bei unteren Temperaturen der durch die beiden Leitungen 1 und 2 durchtretenden Abgase, die durch das Thermoelement 5 gemessen werden, wird die Glühdrahtspirale 4 b an die elektrische Stromanlage des mit dem Verbrennungsmotor betriebenen Fahrzeuges angeschaltet. Hierbei werden die in den Katalysator 4 a eintretenden Abgase aufgeheizt und damit der Hilfsnachbrenner 4 auf die erforderliche Reaktionstemperatur gebracht. Die Abgase in der Umgehungsleitung 2 besitzen demnach an der Mündung 2 a eine gegenüber den Abgasen in der Hauptabgasleitung 1 erhöhte Temperatur, die sich aus der durch die Glühdrahtspirale 4 b zugeführten Wärmeenergie und der im Katalysator4a frei werdenden Wärmeenergie zusammensetzt. Sobald der Hauptnachbrenner 3 arbeitet, wird der Stromkreis der Glühdrahtspirale wieder unterbrochen. Das Ein- und Ausschalten derselben kann über mit dem Thermoelement 5 verbundene Schalteinrichtungen automatisch erfolgen.

Claims

Patentansprüche: 1. Abgasentgiftungsvorrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinenabgase, bei welcher die Abgase in Gegenwart einer Nachverbrennungs- lo einrichtung katalytisch verbrannt werden, wobei der Katalysator und/oder die Abgase mit Hilfe einer Heizvorrichtung auf die erforderliche Reaktionstemperatur gebracht werden, d a d u r c h gekennzeichnet, daß in einer bis zum hal- 15 ben Durchtrittsquerschnitt der Hauptabgasleitung betragenden Nebenschlußleitung ein beheizter katalytischer Hilfsnachbrenner vor dem eigentlichen katalytischen Nachbrenner angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt der Nebenschlußleitung etwa ein Fünftel von dem der Hauptabgasleitung beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem katalytischen Hilfsnachbrenner eine elektrische Heizung vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der katalytische Hilfsnachbrenner z. B. durch eine Klappe absperrbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1074 325.