DE19645689A1 - Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Otto-Motor mit Magerbetrieb - Google Patents

Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere Otto-Motor mit Magerbetrieb

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.
Eine derartige Vorrichtung, die in einem Abgasstrang einen 3-Wege-Katalysator sowie einen NOx-Katalysator umfaßt, ist beispielsweise aus der EP 0 556 854 B bekannt. Diese bekannte Einrichtung umfaßt ferner eine Abgasweiche, die über ein mageres Luft/Kraftstoffverhältnis gesteuert ist, um bei Magerbetrieb der Brenn­ kraftmaschine die Abgase über den NOx-Katalysator zu leiten.
Bekanntlich umfassen die NOx-Anteile im Abgas einer Brennkraftmaschine im we­ sentlichen Stickstoffmonoxid - NO - sowie Stickstoffdioxid - NO2 -, wobei letztere mengenmäßig in geringerem Umfang vorliegen, aber bekanntlich in einem NOx- Katalysator gut speicherbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung derart zu verbessern, daß das Speichervermögen an NO2 des NOx-Katalysators wirksam genutzt wird.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst und zwar in der Weise, daß in dem Abgasstrang zusätzlich eine mit elektrischer oder elektro-magnetischer Ener­ gie betriebene Konvertierungs-Einrichtung zur wesentlichen Umwandlung von NO in NO2 angeordnet ist.
Mit der Erfindung wird bei Magerbetrieb der Brennkraftmaschine in vorteilhafter Weise die NOx-Konvertierung wesentlich verbessert.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Konvertierungs-Einrichtung im Abgasstrang motorseitig angeordnet, wobei stromab dieser Einrichtung der NOx- Katalysator und der 3-Wege-Katalysator in Abhängigkeit eines Magerbetriebes oder eines zumindest stöchiometrischen Betriebes jeweils gesondert beaufschlag­ bar angeordnet sind.
Diese bevorzugte Anordnung einer mit elektrischer oder elektro-magnetischer Energie betriebenen Konvertierungs-Einrichtung mit stromab zuschaltbarem NOx- Katalysator ergibt bereits im Warmlauf der Brennkraftmaschine bei Magerbetrieb eine vorteilhaft hohe Umsetzungsrate an NOx bzw. an NO2.
Eine baulich einfache Ausgestaltung der vorbeschriebenen Vorrichtung ist weiter dadurch erzielt, daß der NOx-Katalysator und der 3-Wege-Katalysator in gesonder­ ten Abgas-Teilsträngen angeordnet sind, die über eine lastpunktabhängig bzw. lambdaabhängig gesteuerte/geregelte Abgasweiche mit dem Abgasstrang stromab der Konvertierungs-Einrichtung jeweils verbindbar sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, daß die bevorzugte NO-Konvertierung zu NO2 in der Einrichtung mittels einer Barrieren­ entladung oder einer Koronaentladung oder eines Mikrowellenfeldes oder einer UV-Bestrahlung oder schließlich eines Elektronenbeschusses erzielt ist.
Von den vorgenannten, unter Plasma-Verfahren bekannten Betriebsarten der Barrierenentladung, der Koronaentladung oder des Mikrowellenfeldes ist die erfin­ dungsgemäß angeordnete Konvertierungs-Einrichtung stromauf des über die Ab­ gasweiche verbindbaren NOx-Katalysators vorzugsweise mittels der Barrieren­ entladung betrieben, mittels der ein vorteilhaft günstiger Umsetzungs-Grad erreicht ist.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten, bevor­ zugten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Eine Brennkraftmaschine 1, insbesondere ein Otto-Motor mit Magerbetrieb, weist eine Vorrichtung 2 zur Abgasnachbehandlung auf, die in einem Abgasstrang 3 einen 3-Wege-Katalysator 4 sowie einen NOx-Katalysator 5 umfaßt.
Zur Steigerung der NOx-Umsetzungsrate ist in dem Abgasstrang 3 zusätzlich eine mit elektrischer oder elektro-magnetischer Energie betriebene Konvertierungs-Ein­ richtung 6 zur wesentlichen Umwandlung von NO in NO2 angeordnet.
Wie aus der einzigen Zeichnung ersichtlich, ist die Konvertierungs-Einrichtung 6 im Abgasstrang 3 motorseitig angeordnet, wobei stromab dieser Einrichtung 6 der NOx-Katalysator 5 und der 3-Wege-Katalysator 4 in Abhängigkeit eines Mager­ betriebes oder eines zumindest stöchiometrischen Betriebes jeweils gesondert beaufschlagbar angeordnet sind. In baulich bevorzugter Ausgestaltung sind der NOx-Katalysator 5 und der 3-Wege-Katalysator 4 in gesonderten Abgas-Teil­ strängen 3' und 3'' angeordnet, die über eine lastpunktabhängig bzw. lambda­ abhängig gesteuerte/geregelte Abgasweiche 7 mit dem Abgasstrang 3 stromab der Konvertierungs-Einrichtung 6 jeweils verbindbar sind.
Bei Magerbetrieb der Brennkraftmaschine 1 sind die wirksam betriebene Konver­ tierungs-Einrichtung 6 und der NOx-Katalysator 5 über die Abgasweiche 7 in Reihe geschaltet. Bei Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Bereich kann die Konvertierungs-Einrichtung 6 betrieben sein, jedenfalls ist die Abgasweiche 7 auf Zuführung des gesamten Abgases zu dem 3-Wege-Katalysator 4 gesteuert. Damit ist der NOx-Katalysator 5 vorteilhaft vor hohen Temperaturen geschützt.
Die Konvertierung von NO zu NO2 in der Konvertierungseinrichtung 6 kann mittels eines Plasma-Verfahrens erfolgen, wozu die Barrierenentladung, die Koronaent­ ladung sowie ein Mikrowellenfeld zählt. Weiter kann die Umsetzung auch mittels UV-Bestrahlung oder mittels Elektronenbeschusses erzielt sein.
Hinsichtlich vorteilhaft günstiger Konvertierungsrate ist die Konvertierungs-Einrich­ tung 6 mittels der Barrierenentladung betrieben.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine, ins­ besondere Otto-Motor mit Magerbetrieb,
  • - die in einem Abgasstrang (3) einen 3-Wege-Katalysator (4) und einen NOx-Katalysator (5) umfaßt,
    dadurch gekennzeichnet,
  • - daß in dem Abgasstrang (3) zusätzlich eine mit elektrischer oder nelektro-magnetischer Energie betriebene Konvertierungs- Einrichtung (6) zur wesentlichen Umwandlung von NO in NO2 angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Konvertierungs-Einrichtung (6) im Abgasstrang (3) motor­ seitig angeordnet ist, wobei
  • - stromab dieser Einrichtung (6) der NOx-Katalysator (5) und der 3- Wege-Katalysator (4) in Abhängigkeit eines Magerbetriebes oder eines zumindest stöchiometrischen Betriebes jeweils gesondert be­ aufschlagbar angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der NOx-Katalysator (5) und der 3-Wege-Katalysator (4) in ge­ sonderten Abgas-Teilsträngen (3', 3'') angeordnet sind, die
  • - über eine lastpunktabhängig bzw. lambdaabhängig gesteuerte/geregelte Abgasweiche (7) mit dem Abgasstrang (3) stromab der Konvertierungs-Einrichtung (6) jeweils verbindbar sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die NO-Konvertierung in der Einrichtung (6) mittels einer Barrierenentladung oder einer Koronaentladung oder eines Mikrowellenfeldes oder einer UV- Bestrahlung oder eines Elektronenbeschusses erzielt ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvertierungs-Einrichtung (6) stromauf des über die Abgasweiche (7) verbindbaren NOx-Katalysators (5) mittels eines Plasma-Verfahrens, insbe­ sondere der Barrierenentladung betrieben ist.
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