DE1476486A1 - Vorrichtung zur Vernichtung schaedlicher Anteile der Abgase von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Vorrichtung zur Vernichtung schaedlicher Anteile der Abgase von Verbrennungsmotoren

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Description

Patentanwalt
Dipl.-!ng. A. Spalfhoff
Ä31
Hein» B e r « e r. Höxter/i.W..
Vernichtung schädlicher Anteile der ▼on Verbrennungsmotoren"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vernichtung schädlicher Anteile der Abgase τοη Verbrennungsmotoren Mittels Katalysatoren, welche in einer rom Abgas durchströmten Brennkammer angeordnet sind«
Es sind bereits Vorrichtungen zur Vernichtung der schädlichen Anteile der Abgase von Verbrennungsmotoren vorgeschlagen worden, bei welchen Katalysatoren durch die Abgase beaufschlagt werden» Diese bekannten Einrichtungen arbeiten jedoch alle nicht zufriedenstellend, da sie den verschiedenen BeIastungsmöglichkeiten sowie den unterschiedlichen Drehzahlen des Motors nicht gerecht werden« Ein weiterer Nachteil dieser Geräte besteht darin, daß sie einen erheblichen Aufwand für Uhren Einbau erfordern, so daß auch insoweit wesentliche Schwierigkeiten bestehen«
Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abgasvernichtungsgerät zu schaffen, welches in einfacher Weise aufgebaut ist, für seinen Einbau nur einen vergleichsweise geringen Platz benötigt und in seiner Arbeitsweise den unterschiedlichen Belastungsverhältnissen und Drehzahlen des Motors angepaßt werden kann, wobei gleich»
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zeitig eint maximale Vernichtung der schädlichen Anteile der Abgase ersielt wird»
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch, erreicht, daß die Brennkammer aus einem mittleren, die Katalysatoren aufnehmenden feil und einem diesen umgebenden feil besteht, welch letzterer ein Gebläse und die Abgaszuleitung angeschlossen ist und die Abgasableitung bzw» -leitungen aufnimmt» Ein derart ausgebildetes Abgasreinigungsgeät zeichnet sich durch eine außerordentliche kompakte Bauweise aus, wobei das Abgas-Irciftgemiscb. zwangsläufig an dem die Katalysatoren aufnehmenden, erhitzten Brennkammerteil sowie an den Abgasableitungen vorbeigeführt wird und somit eine Vorwärmung des Gemische stattfindet, welche für eine einwandfreie Arbeitsweise von außerordentlicher Bedeutung ist»
Gemäß einem weitenren Merkmal der Erfindung sind den Katalysatoren eine Euter- und eine Zündeinrichtung vorgeschaltet« Die Zündvorrichtung bewirkt eine Entflammung des Abgas-Iftiftgemisches vor dem Katalyten, wodurch dieser regeneriert und aktiviert und die chemische Umsetzung der Verbrennungsprodukte eingeleitet wird» Vorteilhaft findet als Zündeinrichtung eine Spiralheizung Verwendung, die zwischen katalytisch wirkenden Keramikplatten, oder auf katalytisch wirkenden Keramikröhrchen angeordnet ist* Diese Zündvorrichtung ist schnell auswechselbar, und verlangt nur einen geringen Platz, so daß sie bei beengtesten Baumverhältnissen untergebracht werden kann«
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in die Katalysatoren Thermoelemente eingesetzt, welche einmal die Zündvorrichtung und zum anderen das Gebläse steuern» Bei erreichen einer bestimmten Temperatur wird die Zündvorrichtung abgeschaltet, da
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darm die am Katalysator««» herrschende Temperatur auereicht, um eine völlige Vernichtung der Verunreinigungen der Abgas» sicherzustellen,, Bei Absinken der Temperatur am Katalysator unter einen bestimmten Wert wird die Zündeinrichtung wieder zugeschaltete
Die Steuerung der Fördermenge des Gebläses kann durch eine in die Luftzuführung eingebaute Drosselklappe erfolgen« Es sß.t jedoch auch möglich, die Drehzahl des Gebläses zu ändern« Eine andere Hegelungsmöglichkeit besteht darin, den das Gebläserad umgebenden Luftspalt einzustellen, was beispielsweise mechanisch, magnetisch, pneumatisch erfolgen kann«
Es finden Katalysatoren Verwendung, welche eine Vielzahl von Kapillaren aufweisen, die durch Herausbrennen von Gewebefäden aus der Katalysatormasse entstanden sind« Diese gerüstarfrigen Katalysatoren sind außerordentlich wirksam, da sie einen guten Durchflußquerschnitt besitzen und daher eine etwaige Stauwirkung auf ein Minimum reduziert wird»
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigen:
o 1) die Brennkammer im Schnitt mit Hegelungseinrichtung für die Luftzufuhr und
· 2) den Lüfter teilweise im Schnitt mit mechanischer Regelung der Fördermenge«
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:
Durch Einschalten des Zündschlosses 4 in Zündstellung wird das Gebläse β an die Batterie 1 und damit an Spannung gelegt, so daß eine bestimmte Luftmenge über die Leitung 12 und die darin eingebaute Droeeelklappenanordnung 9 in die Brennkammer 13
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gelangt, wobei sich für die erste Zünd- und Oxydationswelle ausreichend Luft innerhalb des Gerätes 13 anlagerte Die Kontrolllampe 8a zeigt die Betriebsbereitschaft an»
Gleichzeitig mit dem Gebläse 8 wird auch die elektrisch· katalytisch· Zündvorrichtun 7 über das Schaltglied 5 an die Spannung der Batterie 1 gelegt« Die Kontrollampen 5a» 7a zeigen diesen Betriebszustand an» Wird nun der Motor eingeschaltet, was nicht weiter dargestellt ist, so übernimmt die Stromversorgung die Lichtmaschine 2, wie das bei Kraftfahrzeugen allgemein üblich ist*
Die vom Verbrennungsmotor erzeugten Abgase werden über die Abgaszuleitung 14 der Brennkammer 13 zugeführt, wobei die Abgase mit der !frischluft vermischt werden, welche vom Gebläse 8 über die Drosselklappe 9 Leitung 12 in die Brennkammer 13 eintritt« Das Abgas-Luftgemisch wird zwangsweise an dem die Katalysatoren 18 aufnehmenden Teil der Brennkammer vorbeigeführt sowie ebenfalls an den Abgasleitungen 19» so daß eine Aufheizung des Abgas-Luftgemisches stattfindet* Nach Durchströmen der Filter 17 gelangt das Abgas-Luftgemisch an die Zündvorrichtung und wird entflammt· Das Filter 17 teilt den Gasstrom in eine Vielzahl von Einzelströmen auf, welche unmittelbar an der Zündvorrichtung entflammt werden« Hierdurch wird der Katalysator regeneriert, aktiviert und die chemische Umsetzung der Verbrennungt produkte , wie z.B. schwere Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd, eingeleitet und bei einer Verbrennungstemperatur von 5OO - 800° fortgeführt«
Der Verbrennungsvorgang wird so lange aufrecht erhalten, wie brennbare Produkte dem Katalysator 18 zugeführt werden. Die heißen, gereinigten Abgase treten an der Bückseite der Brenn-
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kammer aus und werden über die Bohre 19 und den Beguliereehieber 20 in die Atmosphäre abgeleitet» Die Lei/tungen 19 geben kontinuierlich ihre Hitze an das eintretende Gas-Luftgemisch ab»
etwa Hat der Katalysator 18 eine Betriebstemperatur von*700 -
800° erreicht, wird über das Thermoelement 6 und das Schaltglied 5 die Zündvorrichtung abgeschaltet, wobei die Kontrollampe 7a erlischt« Bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur wird die Zündvorrichtung 7 wieder eingeschaltet«
Mittels des Thermoelementes 11, welches ebenfalls im Katalysator 10 angeordnet ist, wird die Drosselklappe 9 in der Sekundärluftleitung 12 gesteuert, und zwar über den Begier 10« Sas Gebläse 8 wird nach Erreichen der Betriebstemperatur von 700 800 nur noch eine bestimmte Luftmenge dem Katalysator 18 zuführen« Die Luftmenge kann hierbei auf die Hälfte reduziert werden, da während der fahrt der Luftbedarf stark herabgemindert ist· Bei weiter ansteigenden Temperaturen, beispielsweise 900 - 1000°, wird die Luftzufuhr abgedrosselt, wodurch die Temperatur herabgemindert wird«
Die bei dem Abbau der Verbrennungsprodukte zur Verbrennungsreife und gleichzeitig einsetzenden Oxydation an den Katalysatoren entstehende Wärme 500 - 8000C wird durch die Brennkammerleitung nicht sofort nach außen, sondern zentral über die Brennkammer selbst die Gas- und Luftzuführung-und ableitung geleitet, wobei die Medien des Abgae-Luftgemisohes mit gleichen kinetischen Energien Aie Dynamik des Oxydatioasvorganges sicher einleiten und durchführen, und außerdem zusätzliche OO-Bildungen vermieden werden. Bei der Ausführung nach fig· 2 iat eine weitere Möglichkeit
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dargestellt, und zwar ist hler bei den Lüfterrad 21 eine Sperrscheibe 22 zugeordnet, deren Abstand zum Lüfterrad 21 von außen einstellbar ist, wie beispielsweise durch die Gewindebolzen 23 angedeutet ist« Durch die Veränderung des Abstandes läßt sich der Druck und die geförderte Luftmenge einregulieren· Die Betätigung kann mechanisch, magnetisch oder pneumatisch erfolgen» Bei der magnetischen Betätigung erfolgt dies mittels eines Thermoelemtenes, welches den Magneten steuert» Die pneumatische !Regulierung geschieht in der Weise, daß der Druck oder Unterdruck des Vergasers ausgenützt wird«
Das Gebläse überwindet den naturgemäß vorhandenen Widerstände-Stau in dem Abgasvernichtungsgerät, welcher durch den Abgasfließdruck hervorgerufen wird, insbesondere bei den verschiedenen Jahrzuständen sowie durch die eingelagerten Katalysatoren und stellt den erforderlichen Luftbedarf für die Abgasverbrennung bei allen Jahrzeugklassen-Hubraum- und allen fahrzuständen sicher«
Um eine sichere Oxydationswirkung und «ine gesteuerte Durchgangsgeschwindigkeit zu erreichen und Nachbildung von Kohlenmonoxyden durch Bückstau zu unterbinden, wird der Austrittsquerschnitt der Bohre 19 in ein bestimmtes Verhältnis zum Durchgangsquerschnitt der Katalyten gebracht, wlches durch eine am Ende der Bohre 19 regulierbare Schiebervorrichtung 20 erreicht, und wodurch der Oxydatiomsvorgang am Katalyten höchst möglich gefördert wird«
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Claims (1)

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1.) Vorrichtung eur Terniohtun»; der sohädllohcn Anteile dar Abgase τοη Terbrennungsmotoren mittels Katalysatoren, welche in ainar τοη dan Abgasen durchströmten Brennkammer angeordnet sind, dadurch gekennseiohnet, daB dia Brennkammer (13) aus alnaa mittleren, dia Katalysatoren (18) aufnehmenden Teil und einem diesen umgebenden Teil besteht, welehe letsterer an ein Gebl&ee (8) und die Abgaasuleitung (14) angeschlossen ist und die Abgasleitung (19) der Reguliersohleber (20) bsw. -Leitungen aufnimmt«
2·) Torriohtung naoh Anaprueh 1, daduroh gakennselohnet, daB das einstellbare Gebläse (8) an den äußeren fell der Brennkammer (13) derart angeschlossen ist, daß die Ton diesem gefBrderte Luft an der Außenwand des inneren Teils (18) der Brennkammer (13) sowie an den Abgasableitungen (19) Torbelgeflihrt wird, wobei die Medien des Abgas-Luftgemlsohes mit gleichen kinetischen Energien die Dynamik des OxydationsTorgangea sloher einleiten und durchführen und ■usätsllehe CO-Bildungen vermeiden·
3·) Torriohtung nach Anspruch 1 /oder 2, daduroh gekonnselohnet, daß den Katalysatoren (18) eine filter- (17) und eine katalytisch wirkende Zündeinrichtung (7) Torgesehaltet sind«
4«) Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, 40 als Zündeinrichtung (7) eine Spiralheisung dient, die iwisohen katalytisch wirkenden leramik-
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H76486 platten oder Icramlkrlhrchcn angeordnet 1st·
5·) Vorrichtung naeh einen oder mehreren der το Vergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dafi In die Katalysatoren (18) Thermoelemente (6,11) eingesetzt sind, welch· einmal die Zündvorrichtung (7) und im anderen da· Gebläse (8) steuern·
6·) Yorrlehtung naeh einen oder nehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der VSrder-■enge des Gebläsea (8) mittels einer in die !^^zuführungsleitung (12) eingebauten Drosselklappe (9) erfolgt·
7·) Yorrlehtung naeh einen oder mehreren der Torhergehenden Ansprüehe, dadurch gekennzeichnet, dafi die Steuerung der FBrdernenge des (JeblRcee (8) durch SrehzahlKnderung rorgenoaaen wird,
8«) Yorrlehtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden ▲nsprttehe, dadurch gekennzeichnet, dafl der dan ftebltserad (8) umgebende Luftspalt elnatellbar let«
9·) Yorrlehtung naeh einen oder mehreren der Torhergehenden Ansprttehe, dadurch gekennselehnet, daß der AustrlttSQueraehnltt der Rohre (19) zuf Ihirehgancequereohnitt der Settlyten in einem derartigen Yerhiltnis ateht, dafl die Verweilzeit an den Kataljten einen hSehst mögliohen ^xgrdatlonsTorgang ermSglloht·
Der Patentanwalt
fltz. Spalthoff
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