DE1235666B

DE1235666B - Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen aus Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1235666B
Application number: DEA42800A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erwin Wawrzinick
Original assignee: Auto Union GmbH
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1963-04-03
Filing date: 1963-04-03
Publication date: 1967-03-02

Description

Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen aus Brennkraftmaschinen Vorrichtungen zum Reinigen von Abgasen aus Brennkraftmaschinen, wobei die, Abgase mit Luftzusatz durch einen der Nachverbrennung dienenden Katalysator geleitet werden, der in einem von Außenluft umgebenen Behälter angeordnet ist, sind bekannt.
Solche bekannten Auspuffanlagen haben den Nachteil, daß bei Zweitaktmotoren oder Viertaktmotoren mit großer überschneidung der Ventilsteuerzeiten die Abgastemperaturen sehr hoch werden. Es tritt eine Wärmeballung im Abgaskatalysator auf. Ein sehr hochwertiges und teueres Material für die Auspuffanlage, das große Temperaturstandfestigkeit besitzt, ist notwendig. Ebenso hat die Wärineballung Nachteile für die Katalysatorfüllung. Hält eine, Katalysatorfüllung etwa 1300' C aus, dann spricht sie verhältnismäßig spät, etwa erst bei 400'C an. Beim Anlassen oder Warmlaufen der Motoren wird hierdurch die Ansprechzeit des Katalysators zu lang.
Umgekehrt gelingt es nicht, Katalysatoren, die etwa bei 200'C bereits wirksam arbeiten, mit 13001C Temperatur in Dauerbetrieb zu belasten. Daher werden teuere und komplizierte Regelorgane angewendet, um Temperaturspitzen in den Abgaskatalysatoren zu vermeiden.
Diese Nachteile können vermieden werden, wenn erfindungsgemäß dem Behälter ein zweiter Behälter, der einen Katalysator mit niedriger Ansprechtemperatur enthält, nachgeschaltet und mit dem ersten Behälter durch eine Rohrleitung verbunden ist, in die vor dem zweiten Behälter ein Luftansauger einmündet. Es ist so möglich, die Abgase - in Strömungsrichtung gesehen - im ersten Behälter mit beschränkter Wärmeentwicklung vorzureinigen und durch Zufuhr von Luft von dem zweiten Behälter in diesem die bereits in einer Rohrleitung zwischen den beiden Behältern abgekühlten Gase einer nochmaligen endgültigen Reinigung durch einen Katalysator mit niedriger Ansprechtemperatur zu unterziehen. Die Ansprechzeit der Anlage wird dadurch verringert, weil bei kleiner Abgasmenge nur der Katalysator des zweiten Behälters auf die Betriebstemperatur gebracht zu werden braucht und dann schon eine wirksame Reinigung im Teillastbetrieb möglich ist.
Die Luftzufuhr vor dem zweiten Behälter erfolgt vorzugsweise über einen Injektor mit einem vorgeschalteten Luftfilter und Ansauggeräuschdämpfer. Diese Anlage ist besonders auch für Zweitaktmotoren mit wenigen Zylindern brauchbar, da die für die Ab- stimmung der für den Ladungswechsel wichtigen Schwingungen in der ersten Leitung und dem ersten Behälter nicht gestört werden. Vor dem zweiten Behälter ist die Strömung so gleichmäßig, daß es möglich ist, einen Injektor mit ausreichend gutem Wirkungsgrad arbeiten zu lassen, ohne daß die Leistung des Motors beeinflußt wird oder ein zu lautes Ansauggeräusch entsteht.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der erste Behälter so bemessen ist, daß er das Vorvolumen zur Abstimmung der Abgasschwingungen und einen Katalysator aufnehmen kann.
Die Schicht des Katalysators im ersten Behälter kann auch dünner sein als die Schicht des Katalysators im zweiten Behälter. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, die Temperatur im ersten Behälter niedrig zu halten und etwa 9000C nicht übersteigen zu lassen. Es wird mit Sicherheit nur ein Teil der giftigen oder schädlichen Bestandteile des Abgases im ersten Behälter umgewandelt.
Der Katalysator im ersten Behälter kann auch kleiner sein als der Katalysator im zweiten Behälter. Diese Ausführungsform kann vor allem dann vorteilhaft sein, wenn durch - die Platzverhältnisse bedingt der Katalysator in axialer Richtung des Behälters durchströmt wird.
Zur Beschränkung der Wärmeentwicklung im ersten Behälter können Füllkörper aus inaktiven Stoffen - z. B. Porzellan - im ersten Behälter angeordnet sein.
Schließlich kann die, Rohrleitung gekühlt und so die bei der Umsetzung der schädlichen Bestandteile im ersten Behälter entstehende Wärme auf dem Wege zu dem zweiten Behälter abgeführt werden.
,t schematisch dargestellte, Aus-Die Zeichnung zeig führungsbeispiele der Erfindung, und zwar Fig. 1 eine Ausführung der Vorrichtung, F i g. 2 eine Einzelheit einer anderen Ausführung Im des ersten Behälters für den Katalysator.
Der Zweitaktmotor 1 mit dem Saugrohr 2 ist durch das Auspuffrohr 3 mit einem ersten Behälter 4 verbunden und mündet in den Raum 5 dieses Behälters. Im Behälter 4 ist eine Kammer 6 angeordnet, die den Katalysator 7 zwischen zwei gelochten Platten 8, 9 aufnimmt. An diese Kammer 6 schließt sich die Rohrleitung 10 an, welche in den zweiten Behälter 11 mündet. In diesem zweiten Behälter 11 ist der Katalysator 12 zwischen zwei gelochten Platten 13, 14 untergebracht. Aus dem Luftfilter und Geräuschdämpfer 17 führt ein Luftansaugrohr 16 in eine düsenähnliche Verengung 15 der Rohrleitung 10. Aus dem zweiten Behälter 11 führt das Auspuffrohr 18 ins Freie oder zu einer nachgeschalteten Schalldämpferanlage. Zwischen dem Raum 5 und dem Zweitaktmotor 1 kann auch ein beispielsweise im Nebenschluß angeschlossener Behälter 19 angeordnet sein. Damit soll gesagt sein, daß der Raum 5 nicht das erste Volumen sein muß, in das das Auspuffrohr 3 mündet.
Die Platten 8, 9 haben geringeren Abstand voneinander als die Platten 13, 14 im zweiten Behälter 11. Es können auch Füllkörper 7 b aus inaktiven Stoffen, z. B. Porzellan, in dem Katalysator 7 untergebracht sein. Ferner ist es möglich, daß der Katalysator 7 nur einen Teil der Kammer 6 a (F i g. 2) in einer Kammer 7 a einnimmt.
Die Abgase strömen aus dem Zweitaktmotor 1 durch das Auspuffrohr 3 - gegebenenfalls beeinflußt in ihrem Ströraungs- und Schwingungsverhalten durch den Behälter 19 - in den Raum 5, der ebenfalls als Vorvolumen zur Abstimmung der Leistung und des Brennstoffverbrauchs des Zweitaktmotors 1 dient. Aus diesem Raum 5 strömt das Abgas, wie die Pfeile andeuten, in die Kammer 6 und durch die gelochte Platte 8 in den Katalysator 7. Dort wird ein Teil der giftigen bzw. schädlichen Bestandteile des Abgases oxydiert bzw. umgewandelt. Danach strömt das zum Teil gereinigte Abgas, das etwa eine Temperatur von 900' C erreicht hat, durch die gelochte Platte 9 über die Rohrleitung 10 in den zweiten Behälter 11. Dabei durchströmt es die düsenähnliche Verengung 15 und reißt Luft über das Luftansaugrohr 16 des Geräuschdämpfers 17 mit. Der Geräuschdämpfer 17 kann auch in bekannter Weise durch eine Pumpe mit Luft beschickt werden. Ebenfalls ist es möglich, aus der Pumpe Luft in die Rohrleitung 10 einzuführen. Die vorgereinigten und durch die Rohrleitunor 10 gekühlten Abgase treten von oben durch die gelochte Platte 13 in den Katalysator 12 ein und werden dort von den restlichen schädlichen Bestandteilen durch Nachverbrennung oder Oxydation befreit. Die gereinigten Abgase treten durch die gelochte Platte 14 und das Auspuffrohr 18 aus dem zweiten Behälter 11 aus und können durch eine Nachschalldämpferanlage, nochmals im Geräusch gedämpft werden.
Nach F i g. 2 tritt das Abgas aus dem Auspuffrohr 3 in den Raum 5 a, der durch seine Bemessung auf die Leistung und den Brennstoffverbrauch des Zweitaktmotors 1 wirkt. Wie die Pfeile zeigen, durchströmt das Abgas die Kammer 7a, in der der Katalysator 7 mit Füllkörpem 7 b untergebracht ist. Es kann dann durch die Rohrleitung 10, wie in F i g. 1 dargestellt, mit Luft vermischt und durch den zweiten Katalysator 12 nachgereinigt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen aus Brennkraftmaschinen, wobei die Abgase mit Luftzusatz durch einen der Nachverbrennung dienenden Katalysator geleitet werden, der in einem von Außenluft umgebenen Behälter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Behälter (4) ein zweiter Behälter (11), der einen Katalysator mit niedriger Ansprechtemperatur enthält, nachgeschaltet und mit dem ersten Behälter (4) durch eine Rohrleitung (10) verbunden ist, in die vor dem zweiten Behälter (11) ein Luftansaugrohr (16) einmündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, Behälter (4) so bemessen ist, daß er das Vorvolumen zur Abstimmung der Abgasschwingungen und einen Katalysator (7) aufnehmen kann. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Katalysators im ersten Behälter (4) dünner ist als die Schicht des Katalysators (12) im zweiten Behälter (11). 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (7) im ersten Behälter (4) kleiner ist als der Katalysator (12) im zweiten Behälter (11). 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch Füllkörper (7b) aus inaktiven Stoffen - z. B. Porzellan - im ersten Behälter (4). 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g gekennzeichnet, daß die Rohrleitung ir (10) gekühlt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 231072, 541212, 564265, 631368.