DE19504208A1 - Abgaskonverter mit einem Katalysator und einem diesem vorgeschalteten Brenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskonverter gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs. Bei einem aus der DE-OS 42 08 624 F01N 3/36 bekannten Abgaskonverter dieser Art mündet das Brennerrohr ohne Beeinträchtigung des Querschnitts der Abgas­ leitung in diese ein, ragt also nicht in diese hinein. Durch diese Maßnahme soll eine Beeinträchtigung der Abgasströmung in der Abgasleitung vermieden werden. Der beispielsweise nur nach einem Kaltstart arbeitende Brenner liefert mithin heiße Brenner­ gase in einen in Strömungsrichtung der Abgase vor dem Kataly­ sator liegenden Bereich der Abgasleitung, der außerdem Sekundär­ luft zugeführt wird. Dadurch bewirken die heißen Brennergase nicht nur eine Beschleunigung der Erwärmung des Katalysators auf seine Arbeitstemperatur (Anspringtemperatur), sondern durch ihre hohe Temperatur auch eine Umsetzung störender Abgasbestandteile durch thermische Reaktion in diesem Bereich der Abgasleitung. Insofern hat der Brenner also eine doppelte Funktion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Abgaskonverter zu schaffen, in dem die Ausnutzung des Wärme­ inhalts der Brennergase mit minimalem zusätzlichem Aufwand optimiert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.

Während der zitierte Stand der Technik die Wärme der Brennergase - abgesehen für die Erwärmung des Katalysators - nur zur Er­ zielung einer thermischen Abgasreaktion heranzieht, sieht die Erfindung - ggf. zusätzlich zu einer derartigen thermischen Reaktion - eine Ausnutzung der Wärme der Brennergase zur Auf­ heizung einer dünnen Schicht katalytisch aktiven Materials im Wege des zuströmenden Abgases vor, so daß der Brenner gleichsam zu einem Vorkatalysator ergänzt ist. Bekanntlich werden aus einem relativ kleinen Vorkatalysator und einem relativ großen Hauptkatalysator bestehende Abgaskonverter verwendet, deren Vorkatalysator mit seiner kleinen Masse bei einem Kaltstart der die Abgase liefernden Brennkraftmaschine relativ schnell auf seine Arbeitstemperatur erwärmt wird; dadurch wird eine Zeit­ spanne überbrückt, die erforderlich ist, damit der relativ große Hauptkatalysator durch die Wärme der Abgase und die bei der katalytischen Reaktion am Vorkatalysator abgegebene Wärme auf seine Arbeitstemperatur gebracht wird.

Bei der Erfindung wird also ein derartiger, eine kleine Masse aufweisender Vorkatalysator gleichsam dadurch gewonnen, daß ein in die Abgasleitung hineinragender, verständlicherweise möglichst strömungswiderstandsarm gestalteter Bereich des Brenners, insbesondere des Brennerrohres, mit einer demgemäß durch den Wärmegehalt der Brennergase aufgeheizten Schicht aus an sich von üblichen Katalysatoren her bekanntem katalytisch aktiven Material versehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die einen Längsschnitt durch eine mit der Erfindung ausgerüstete Abgasanlage einer Kraftfahrzeug- Brennkraftmaschine wiedergibt.

Die Abgasleitung 1 enthält das Gehäuse 2 zur Aufnahme des Kata­ lysators 3 üblichen und daher nicht zu beschreibenden Aufbaus. Die bisher angegebene Anordnung wird im Sinne der Pfeile von Ab­ gas durchströmt.

Dem Katalysator 3 bezüglich der Strömungsrichtung der Abgase vorgeschaltet ist der Brenner 4 üblichen Aufbaus, d. h. mit einer Einspeisevorrichtung 5 für die Zufuhr von Kraftstoff (Kraftstoffleitung 6) und Verbrennungsluft (Luftleitung 7) und mit der Zündvorrichtung 8. Mit seinem Brennerrohr 9 und einem Teil des Gehäuses ragt der Brenner 4 in das zuströmende Abgas hinein, so daß die Oberflächen dieser Bereiche in der Abgas­ strömung liegen.

Bei einem Kaltstart oder immer dann, wenn der Katalysator 3 noch nicht seine Arbeitstemperatur erreicht hat, also die Abgase ihn ungereinigt durchsetzen würden, wird die Gemischzufuhr 5 und/oder die Zündvorrichtung 8 aktiviert, so daß der Brenner 4 ar­ beitet und heiße Brennergase in Richtung auf die abgaseintritts­ seitige Stirnfläche des Katalysators 3 abgibt. Hierdurch wird die Erwärmung des Katalysators 3 durch die Abgase der Brenn­ kraftmaschine im Sinne einer erheblichen Verkürzung der Zeit bis zum Erreichen der Arbeitstemperatur unterstützt. Außerdem kommt es in dem zwischen Brennerausgang und Katalysatorstirnfläche liegenden Bereich 10 der Abgasleitung 1 zu einer - ggf. durch Luftzufuhr unterstützten - thermischen Umwandlung störender Abgasbestandteile.

In der Abgasströmung liegende Oberflächenbereiche des Brenners 4, also Bereiche des aus Blech bestehenden Gehäuses sowie des ebenfalls aus Blech bestehenden Brennerrohres 9, sind mit einer Schicht 11 aus katalytisch aktivem Material belegt, das iden­ tisch mit dem für den Katalysator 3 verwendeten Material sein kann. Diese Schicht 11 nimmt sehr schnell durch Wärmedurchgang durch das Gehäuse des Brenners 4 ihre Betriebstemperatur an, so daß es an der Schicht bereits vor dem Wirksamwerden des Kataly­ sators 3 zu einer katalytischen Umwandlung störender Abgasbe­ standteile kommt.

Eine derartige Gewinnung eines Vorkatalysators hat den Vorteil, daß nach dem Warmlauf der Brennkraftmaschine, also beim Vor­ liegen heißer Gase und bei voll arbeitendem Katalysator 3, die Gefahr einer thermischen Beschädigung dieses Vorkatalysators vermieden ist, wie sie bei einem eine wesentlich größere Masse besitzenden Vorkatalysator herkömmlicher Bauart insbesondere dann gegeben ist, wenn dieser zwecks schneller Erwärmung nach einem Kaltstart brennraumnah an der Maschine angeordnet ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß nach dem Warmlauf der Brenn­ kraftmaschine der Brenner 4 abgeschaltet ist.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer Abgaskonver­ ter mit optimaler Ausnutzung des Wärmeinhalts der Brennergase zur Umwandlung störender Abgasbestandteile geschaffen.

Claims (1)

1. Abgaskonverter mit einem im Zuge einer Abgasleitung liegenden Katalysator, der eine katalytische Umwandlung unerwünschter Ab­ gasbestandteile erst nach Erwärmung auf seine Betriebstemperatur vornimmt, und einem diesem vorgeschalteten, mit einem Brenner­ rohr in die Abgasleitung mündenden, mit Kraftstoff- und Luftzu­ fuhr versehenen Brenner zur Beschleunigung der Erwärmung des Katalysators sowie zur Erzeugung einer weiteren Umwandlung uner­ wünschter Abgasbestandteile in der Abgasleitung vor dem Kataly­ sator, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abgasleitung (1) hineinragende Bereiche des Brenners (4) auf ihrer der Abgasströ­ mung ausgesetzten Oberfläche katalytisch aktives Material (11) tragen.