DE19806033A1 - Anordnung und Verfahren zur Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgasstromes eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Anordnung und Verfahren zur Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgasstromes eines Verbrennungsmotors

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgasstromes eines Verbrennungs­ motors sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung.
Zur Verringerung der Umweltbelastung durch Abgase von Verbrennungs­ motoren, insbesondere von Verbrennungsmotoren die in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, sind unterschiedliche Konzepte entwickelt worden. Diese Konzepte streben auch die Einhaltung immer niedrigerer Grenzwerte für den Schadstoffausstoß an.
Problematisch bei der Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgasstromes ist der Zeitabschnitt in dem die Abgasreinigungskomponenten ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht haben. Dies ist im wesentlichen während einer sogenannten Kaltstartphase eines Verbrennungsmotors der Fall. Während der Kaltstartphase bei Verbrennungsmotoren enthält das Abgas größere Mengen von Kohlenwasserstoffen, da ein Verbrennungsmotor übli­ cherweise in der Kaltstartphase mit einem Überangebot an Verbrennungs­ kraftstoff läuft. Neben den unverbrannten Kohlenwasserstoffen enthält das Abgas auch Kohlenmonoxyd. Während der Kaltstartphase wird angestrebt, daß eine Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des Kohlen­ monoxyds stattfindet.
Nach dem Übergang von der Kaltstartphase in den Lastbereich des Ver­ brennungsmotors werden die Abgase sowohl oxidiert als auch reduziert, wie es beispielsweise bei den Stickoxyden (NOx) der Fall ist.
Es ist bekannt, daß für den Lastbereich eine katalytisch wirkende Einrich­ tung verwendet wird, die im allgemeinen als Dreiwege-Katalysator bezeichnet wird. Dieser Dreiwege-Katalysator wirkt zwar im Lastbereich des Verbren­ nungsmotors ausgezeichnet, kann jedoch die während der Kaltstartphase auftretenden unverbrannten Kohlenwasserstoffe sowie das Kohlenmonoxyd nicht in einem hinreichenden Maße umsetzen, so daß es während der Kaltstartphase zu einem erhöhten Ausstoß von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyd kommt.
Es ist beispielsweise durch die EP 0 485 179 ein Abgasreinigungssystem bekannt, das zahlreiche Komponenten enthält, hierbei kann es sich beispiels­ weise um einen Dreiwege-Katalysator, einen Kohlenwasserstoffadsorber und um einen beheizbaren Wabenkörper handeln. Die Anordnung der einzelnen Komponenten kann unterschiedlich sein.
Durch die WO 94/17 290 ist beispielsweise ein katalytischer Konverter mit einer elektrischen Beheizung bekannt, der zumindest in Teilbereichen eine katalytisch aktive Beschichtung aufweist. Der Konverter weist in der Strö­ mungsrichtung betrachtet hintereinander liegende elektrisch beheizbare Teilbe­ reiche auf. Die WO 94/17 290 geht dabei davon aus, daß eine nennens­ werte katalytische Umsetzung des Abgases erst ab Temperaturen von etwa 300 bis 450°C stattfindet.
Sowohl durch die DE-A1-23 33 092 als auch durch die US-A-5,417,062 ist ferner bekannt einen elektrisch beheizbaren Wabenkörper zwischen zwei katalytisch wirkende Wabenkörper anzuordnen, wodurch eine schnellere Aufheizung der katalytisch wirkenden Körper erreicht werden soll.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Zielsetzung zugrunde, eine Anordnung zur Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgasstromes eines Verbrennungsmotors anzugeben, durch die eine Reduktion von Schadstoffkomponenten, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, während einer Kaltstartphase erreicht wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb der Anordnung an­ zugeben, durch das die Anordnung eine hohe Effektivität erreicht.
Diese Zielsetzung wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21 erreicht. Vorteilhafte und besonders bevorzugte Ausführungsformen und Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Umsetzung wenigstens einer Abgas­ komponente eines Abgasstromes eines Verbrennungsmotors weist eine erst katalytisch wirkende Einrichtung und eine zweite Einrichtung auf, wobei die zweite Einrichtung in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet der ersten Einrichtung nachgeordnet ist.
Bei der ersten katalytisch wirkenden Einrichtung handelt es sich beispiels­ weise um einen Dreiwege-Katalysator, der einen sogenannten Hauptkatalysa­ tor bildet. Dieser Hauptkatalysator beziehungsweise die erste katalytisch wirkende Einrichtung dient im wesentlichen der katalytischen Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgases eines Verbrennungsmotors, wenn der Verbrennungsmotor sich im Lastbereich befindet. Während der Kaltstartphase leistet die erste katalytisch wirkende Einrichtung nur einen sehr geringen oder gar keinen Beitrag zur Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgasstromes, da die erste Einrichtung noch die zur katalytischen Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente notwendige Temperatur nicht erreicht hat.
Die zweite Einrichtung, die auf die erste Einrichtung folgt, weist in Strö­ mungsrichtung des Abgases hintereinander mindestens einen elektrisch beheiz­ baren ersten Wabenkörper auf, einen zweiten Wabenkörper der wenigstens eine Beschichtung aufweist, die zumindest teilweise wenigstens Kohlenwasser­ stoffe adsorbierend ist, und einen dritten elektrisch beheizbaren Wabenkörper. Durch diese Anordnung der Wabenkörper mit ihren unterschiedlichen Funk­ tionalitäten wird während der Kaltstartphase eine Reduzierung des Ausstoßes von Schadstoffen, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, erreicht.
Dadurch, daß der zweite Wabenkörper eine Kohlenwasserstoff adsorbierende Beschichtung aufweist, werden die im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe wenigstens teilweise adsorbiert, wodurch der Ausstoß an Kohlenwasserstoffen verringert wird. Dadurch, daß dem Kohlenwasserstoffe adsorbierenden Wabenkörper ein dritter Wabenkörper nachgeordnet ist, der elektrisch beheiz­ bar ist, wird erreicht, daß die von dem zweiten Wabenkörper nicht adsor­ bierten Kohlenwasserstoffe beziehungsweise die bereits desorbierten Kohlen­ wasserstoffe vollständig verbrannt werden. Diese vollständige Verbrennung wird insbesondere dann erreicht, wenn am dritten Wabenkörper lediglich die desorbierten Kohlenwasserstoffe zum dritten Wabenkörper gelangen. Dies ist der Fall, da die Desorption der Kohlenwasserstoffe ein relativ langsamer Vorgang ist und der dritte Wabenkörper sehr schnell seine Betriebstempera­ tur erreicht.
Dadurch, daß dem zweiten Wabenkörper, der eine Kohlenwasserstoff adsor­ bierende Beschichtung aufweist, ein erster Wabenkörper vorgeordnet ist, der elektrisch beheizbar ist, wird auch erreicht, daß der zweite Wabenkörper relativ schnell aufgeheizt wird. Bei einem sehr schnellen Temperaturanstieg in dem zweiten Wabenkörper ist dann die Resorptionsrate des Kohlenwasser­ stoffes die für die katalytische Umsetzung der unverbrannten Kohlenwasser­ stoffe bestimmende Größe, da die Desorption langsamer abläuft als eine katalytische Umsetzung der Kohlenwasserstoffe.
Um einen möglichst geringen Ausstoß von Kohlenwasserstoffen während der Kaltstartphase zu erreichen wird auch vorgeschlagen, daß der erste Waben­ körper eine Beschichtung aufweist, die wenigstens Kohlenwasserstoffe adsor­ biert. Hierdurch wird eine höhere Kohlenwasserstoffadsorption erreicht. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung wird vorgeschlagen, daß der erste Wabenkörper eine wenigstens katalytisch aktive Beschichtung aufweist, die eine Oxidation fördert. Im Hinblick darauf, das der erste Wabenkörper elektrisch beheizbar ist und die Betriebstemperatur relativ schnell erreicht, wird durch die katalytisch aktive Beschichtung auch eine Reduktion des Kohlenmonoxyds erreicht. Entsprechend dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung wird auch vorgeschlagen, daß der zweite Wabenkörper eine wenigstens katalytisch aktive Beschichtung aufweist, die eine Oxidation fördert.
Im Hinblick darauf, daß der dritte Wabenkörper relativ schnell seine Be­ triebstemperatur erreicht, d. h. die Temperatur bei der eine katalytische Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgases erfolgt, wird vorgeschlagen, daß der dritte Wabenkörper eine wenigstens katalytisch aktive Beschichtung aufweist, die eine Oxidation und gegebenenfalls zusätzlich eine Reduktion fördert.
Um einen möglichst schnellen Temperaturanstieg wenigstens des zweiten Wabenkörpers, der eine Kohlenwasserstoffe adsorbierende Beschichtung aufweist, zu erreichen wird vorgeschlagen, daß dieser Wabenkörper eine geringe Wärmespeicherkapazität aufweist. Hierdurch wird auch erreicht, daß nur ein geringer Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Wabenkör­ per stattfindet, so daß das Abgas keine oder nur eine sehr geringe Ab­ kühlung erfährt, wodurch nur eine geringe Wärmezufuhr durch die beiden beheizbaren Wabenkörper notwendig ist um eine Reduktion der Schadstoff­ emission zu erreichen.
Vorzugsweise wird die geringe Wärmespeicherkapazität dadurch erreicht, daß der Wabenkörper aus einem Blech gebildet ist, das eine Dicke von 15 bis 65 µm, vorzugsweise von 30 µm, aufweist.
Zur Vereinfachung der Montage der Anordnung wird vorgeschlagen, daß die zweite Einrichtung eine Baueinheit bildet.
Insbesondere wird vorgeschlagen, daß der erste Wabenkörper und/oder der dritte Wabenkörper mittels geeigneter, elektrisch isolierender Haltemittel so mit dem zweiten Wabenkörper verbunden ist beziehungsweise sind, daß dieser beziehungsweise diese vom zweiten Wabenkörper gehaltert werden. Solche Mittel sind beispielsweise durch die DE-A1-44 34 673.5 bekannt.
Um eine Oxidation wenigstens einer Abgaskomponente, insbesondere um eine Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, zu erreichen, wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß in einem Leitungsabschnitt, der die erste Einrichtung und die zweite Einrich­ tung verbindet, wenigstens eine Sekundärluft-Leitung mündet. Durch die Sekundärluft-Leitung kann Sekundärluft in den Abgasstrom eingeleitet wer­ den, so daß ausreichend Sauerstoff für eine Oxidation der Kohlenwasserstoffe vorhanden ist. Zur hinreichenden Bereitstellung von Sauerstoff beziehungs­ weise Luft für die Umsetzung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe wird vorgeschlagen, daß zwischen der Sekundärluft-Leitung und der zweiten Einrichtung ein Sauerstoff-Sensor angeordnet ist. Ein solcher Sauer­ stoff-Sensor wird auch als Λ-Sonde (Lambda-Sonde) bezeichnet. Durch sie kann der Sauerstoffgehalt in dem in die zweite Einrichtung eintretenden Abgass­ trom bestimmt werden. Entsprechend wird vorgeschlagen, daß der Sauerstoff-Sen­ sor mit einer Steuereinheit verbunden ist, durch die ein Volumenstrom der über die Sekundärluft-Leitung zugeführten Sekundärluft gesteuert werden kann.
Erfolgt unmittelbar nach der Leerlaufphase ein Vollastbetrieb des Verbren­ nungsmotors, so besteht die Gefahr, daß sich durch den großen Abgasvolu­ menstrom die katalytische Reaktionen im Bereich des zweiten Wabenkörpers unterbrochen werden, da der Abgasstrom sich in und hinter der ersten Ein­ richtung abkühlt und so die Temperatur in der zweiten Einrichtung unter die zur katalytischen Reaktion notwendige Temperatur absinkt. Um dies zu vermeiden wird vorgeschlagen, den Abgasstrom nur teilweise über die zweite Einrichtung zu führen. Im Konkreten wird vorgeschlagen, daß eine Bypass-Lei­ tung vorgesehen wird, durch die wenigstens ein Teil des Abgases an der zweiten Einrichtung vorbeigeführt werden kann. In der Bypass-Leitung sind Mittel angeordnet, durch die der Strömungsquerschnitt der Bypass-Leitung veränderbar ist, wodurch eine gezielte Volumenstrom-Änderung in der zweiten Einrichtung erreicht wird.
Die elektrisch beheizbaren Wabenkörper bilden Energieverbraucher. Um einen möglichst geringen Energieverbrauch der elektrisch beheizbaren Waben­ körper zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß eine Temperaturmeßeinrichtung vorgesehen ist, durch die eine Temperaturmessung des Abgasstromes hinter dem zweiten Wabenkörper, vorzugsweise zwischen dem zweiten und dem dritten Wabenkörper, erfolgt. In Abhängigkeit von der gemessenen Tempera­ tur kann entschieden werden, wann die Kohlenwasserstoffe im zweiten Wabenkörper desorbiert sind und damit die elektrische Beheizung des ersten und/oder des zweiten Wabenkörpers abgeschaltet werden kann.
Zur weiteren Verbesserung der Umsetzung von wenigstens einer Abgaskom­ ponente eines Abgases wird vorgeschlagen, daß in einer Abgasleitung durch die die erste Einrichtung mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, wenigstens eine Sekundärluft-Leitung mündet, durch die Sekundärluft in den Abgasstrom zufügbar ist. Zur Bestimmung des Volumenstroms der Sekundär­ luft wird vorgeschlagen, daß ein Sauerstoff-Sensor vor der Sekundärluft-Lei­ tung in der Abgasleitung angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Sauerstoff-Sen­ sor mit einer Steuereinheit verbunden, durch die eine Gemischbildung des Verbrennungsmotors gesteuert wird.
Beschichtungen, insbesondere Kohlenwasserstoffadsorber, können durch hohe Temperaturen geschädigt werden. Im Hinblick darauf, daß die Funktions­ fähigkeit der erfindungsgemäßen Anordnung im wesentlichen unabhängig von der Temperatur des Abgases ist, kann die zweite Einrichtung relativ weit entfernt vom Verbrennungsmotor angeordnet werden. Hierdurch wird ein Risiko einer Beschädigung der Beschichtungen verringert. Insbesondere wird daher vorgeschlagen, daß die zweite Einrichtung in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet so weit von einem Verbrennungsmotor entfernt ist, daß bei im wesentlichen allen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors die Temperatur innerhalb der zweiten Einrichtung im wesentlichen unter 700°C liegt.
Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken wird ein Verfahren zum Betrieb einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1-20 vorgeschlagen, bei dem eine elektrische Beheizung des ersten und des zweiten Wabenkör­ pers spätestens ab dem Start des Verbrennungsmotors erfolgt. Hierdurch wird eine schnelle Aufheizung der beiden Wabenkörper erreicht, insbesondere des in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet letzten Wabenkörpers, wodurch auch eine Verringerung der Schadstoffemission eintritt.
Insbesondere wird vorgeschlagen, daß eine Ist-Temperatur des Abgasstromes hinter dem zweiten Wabenkörper, vorzugsweise zwischen dem zweiten und dem dritten Wabenkörper bestimmt und die elektrische Beheizung des ersten und/oder des zweiten Wabenkörpers in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen der Ist-Temperatur und einer Soll-Temperatur abgeschaltet wird. Die Ist-Temperatur hinter dem zweiten Wabenkörper gibt insbesondere eine Auskunft darüber, ob alle Kohlenwasserstoffe am zweiten Wabenkörper desorbiert sind und einer exothermen Umsetzung unterzogen worden sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vor­ geschlagen, daß eine Ist-Temperatur des Abgasstromes hinter dem zweiten Wabenkörper, vorzugsweise zwischen dem zweiten und dem dritten Waben­ körper bestimmt und ein Volumenstrom einer Sekundärluft zu der zweiten Einrichtung in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen der Ist-Tempera­ tur und einer Soll-Temperatur zugeführt wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß ausreichend Sauerstoff zur Verfügung steht, der zur Umsetzung wenig­ stens einer Abgaskomponente, insbesondere der Kohlenwasserstoffe, notwen­ dig ist.
Alternativ oder zusätzlich zu der Temperaturmessung wird vorzugsweise ein stöchiometrisches Verhältnis des Abgases im wesentlichen am Eintritt in die zweite Einrichtung bestimmt. Ein Volumenstrom der Sekundärluft zu der zweiten Einrichtung wird, in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen dem bestimmten stöchiometrischen Verhältnis und einem vorgegebenen stöchiometrischen Verhältnis, zugeführt. Zur Bestimmung des stöchiometri­ schen Verhältnisses wird vorgeschlagen, daß dieses auf der Grundlage einer Messung mittels eines Sauerstoff-Sensors erfolgt.
Wie bereits vorstehend ausgeführt besteht die Gefahr, daß beim Übergang von einer Leerlaufphase des Verbrennungsmotors in einen Vollastbereich die katalytische Reaktion durch den großen Abgasvolumenstrom in der zweiten Einrichtung unterbrochen wird. Um dies zu vermeiden wird vorgeschlagen, daß in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors lediglich ein Teil eines Abgases der zweiten Einrichtung zugeführt wird. Der andere Teil wird über eine Bypass-Leitung an der zweiten Einrichtung vorbeige­ führt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch die erfindungsgemaße Anordnung in Ver­ bindung mit einem Verbrennungsmotor.
Ein Verbrennungsmotor 1 ist mit einer Abgasleitung 14 verbunden. Innerhalb der Abgasleitung 14 ist eine erste katalytisch wirkende Einrichtung 2 an­ geordnet. Bei der ersten katalytisch wirkenden Einrichtung 2 handelt es sich vorzugsweise um einen Dreiwege-Katalysator der die gesamte Abgasreinigung nach der Kaltstartphase übernehmen kann. Bei dem Dreiwege-Katalysator der ersten Einrichtung 2 kann es sich um einen monolithischen Wabenkörper, insbesondere um einen metallischen Wabenkörper handeln, der mit einer entsprechenden katalytisch wirkenden Beschichtung versehen ist.
Auf die erste Einrichtung 2 folgt in Strömungsrichtung des Abgases betrach­ tet eine zweite Einrichtung 3 zur Umsetzung wenigstens einer Abgaskom­ ponente eines Abgases des Verbrennungsmotors 1.
Die zweite Einrichtung 3 weist in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet, hintereinander mindestens
  • - einen ersten, elektrisch beheizbaren Wabenkörper 4,
  • - einen zweiten Wabenkörper 5, der wenigstens eine Beschichtung auf­ weist die zumindest teilweise Kohlenwasserstoffe adsorbiert, und
  • - einen dritten, elektrisch beheizbaren, Wabenkörper 6 auf.
Der erste Wabenkörper 4 weist vorzugsweise eine Beschichtung auf, die zumindest teilweise Kohlenwasserstoffe adsorbierend ist. Gegebenenfalls kann der erste Wabenkörper 4 wenigstens eine katalytisch aktive Beschichtung aufweisen, die eine Oxidation fördert.
Der zweite Wabenkörper 5 weist vorzugsweise neben einer Kohlenwasser­ stoffe adsorbierenden Beschichtung auch eine katalytisch aktive Beschichtung auf, die eine Oxidation fördert.
Der dritte Wabenkörper 6 weist vorzugsweise eine wenigstens katalytisch aktive Beschichtung auf, die eine Oxidation fördert. Zusätzlich kann der Wabenkörper auch über eine Beschichtung verfügen, die eine Reduktion fördert.
Der erste, zweite und der dritte Wabenkörper 4, 5, 6 bilden vorzugsweise eine Baueinheit. Schematisch sind Haltemittel 7 angedeutet, die dazu geeignet sind den ersten Wabenkörper 4 beziehungsweise den dritten Wabenkörper 6 mit dem zweiten Wabenkörper 5 zu verbinden, so daß der erste Wabenkör­ per 4 und der dritte Wabenkörper 6 am zweiten Wabenkörper 5 gehaltert werden. Insbesondere handelt es sich bei den Haltemitteln 7 um elektrisch isolierende Mittel, so daß zwischen den einzelnen Wabenkörpern 4, 5, 6 keine elektrische Verbindung vorliegt.
In einem Leitungsabschnitt 8, der die erste Einrichtung 2 und die zweite Einrichtung 3 miteinander verbindet, ist eine Sekundärluft-Leitung 9 angeord­ net, die in den Leitungsabschnitt 8 mündet. Durch die Sekundärluft-Leitung 9 kann Sekundärluft in den Abgasstrom, der über die Abgasleitung 14 und den Leitungsabschnitt 8 in die zweite Einrichtung 3 gelangt, zugeführt werden. Zwischen der ersten Einrichtung 2 und der zweiten Einrichtung 3 ist ein Sauerstoff-Sensor 10 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist der Sauerstoff-Sensor 10 in Strömungsrichtung eines Abgases betrachtet hinter der Mündung der Sekundärluft-Leitung 9 angeordnet.
Der Sauerstoff-Sensor 10 kann mit einer nicht dargestellten Steuereinheit verbunden sein, durch die ein Volumenstrom der in das Abgas zugeführten Luft gesteuert werden kann.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt auch, daß eine Bypass-Leitung 11 vorgesehen ist, durch die wenigstens ein Teil des Ab­ gases an der zweiten Einrichtung 3 vorbeigeführt werden kann. Die Bypass-Lei­ tung ist zwischen der ersten Einrichtung 2 und der zweiten Einrichtung 3 angeordnet. Mit dem Bezugszeichen 12 sind Mittel bezeichnet, durch die der Strömungsquerschnitt der Bypass-Leitung veränderbar sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Drosselklappe oder ein Ventil handeln. Die Mittel 12 sind vorzugsweise mit einer Steuereinheit verbunden, durch die die Mittel 12 so angesteuert werden, daß diese den Strömungsquerschnitt der Bypass-Leitung 11 derart verändern, daß nur vorgegebene Volumenströme an der zweiten Einrichtung 3 vorbeigeleitet werden.
Der erste Wabenkörper und der zweite Wabenkörper 4, 6 sind elektrisch beheizbar. Um ein Abschalten der elektrischen Beheizung des ersten und/oder zweiten Wabenkörpers 4, 6 unter bestimmten Betriebsbedingungen zu gewährleisten weist die zweite Einrichtung 3 eine Temperaturmeßeinrichtung 13 auf. Die Temperaturmeßeinrichtung 13 ist vorzugsweise zwischen dem zweiten Wabenkörper 5 und dem dritten Wabenkörper 6 angeordnet. Über die Temperaturmeßeinrichtung 13 kann eine Ist-Temperatur des Abgasstromes hinter dem zweiten Wabenkörper 5 bestimmt werden. In Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis zwischen der Ist-Temperatur und einer Soll-Tempe­ ratur des Abgases kann die elektrische Beheizung des ersten und/oder zweiten Wabenkörpers abgeschaltet werden. Hierzu sind die elektrischen Beheizungen und die Temperaturmeßeinrichtung mit einer entsprechenden Einrichtung elektrisch verbunden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Sekundärluft-Leitung 15 vorgesehen, die vor der ersten Einrichtung 2 mündet. Es ist auch ein Sauerstoff-Sensor 16 vorgesehen, der vor der ersten Einrichtung 2 angeord­ net ist. Der Sauerstoff-Sensor 16 dient im wesentlichen zur Einstellung des Gemisches für den Verbrennungsmotor 1.
Bezugszeichenliste
1
Verbrennungsmotor
2
erste Einrichtung
3
zweite Einrichtung
4
erster Wabenkörper
5
zweiter Wabenkörper
6
dritter Wabenkörper
7
Haltemittel
8
Leitungsabschnitt
9
Sekundärluft-Leitung
10
Sauerstoff-Sensor
11
Bypass-Leitung
12
Mittel
13
Temperaturmeßeinrichtung
14
Abgasleitung
15
Sekundärluft-Leitung
16
Sauerstoff-Sensor

Claims (25)

1. Anordnung zur Umsetzung wenigstens einer Abgaskomponente eines Abgasstromes eines Verbrennungsmotors (1) mit einer ersten katalytisch wirkenden Einrichtung (2), einer zweiten Einrichtung (3), die in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet der ersten Einrichtung (2) nachgeordnet ist, wobei die zweite Einrichtung (3) in Strömungsrichtung des Abgases hintereinander mindestens einen ersten, elektrisch beheizbaren, Waben­ körper (4), einen zweiten Wabenkörper (5), der wenigstens eine Be­ schichtung aufweist, die zumindest teilweise wenigstens Kohlenwasser­ stoffe adsorbierend ist, und einen dritten, elektrisch beheizbaren, Wa­ benkörper (6) aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wabenkörper (4) eine wenigstens Kohlenwasserstoffe adsorbierende Be­ schichtung aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wabenkörper (4) eine wenigstens katalytisch aktive Beschichtung aufweist, die eine Oxidation fördert.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wabenkörper (5) eine wenigstens katalytisch aktive Beschich­ tung aufweist, die eine Oxidation fördert.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wabenkörper (6) eine wenigstens katalytisch aktive Be­ schichtung aufweist, die eine Oxidation fördert.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wabenkörper (6) eine katalytisch aktive Beschichtung aufweist, die eine Oxidation und eine Reduktion fördert.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der zweite Wabenkörper (5) so ausgebildet ist, daß dieser eine geringe Wärmespeicherkapazität aufweist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der zweite Wabenkörper (5) aus wenigstens einem, zumindest teilweise strukturierten, Blech gebildet ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech eine Dicke von 15 bis 65 µm, vorzugsweise 30 µm, aufweist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (3) eine Baueinheit bildet.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wabenkörper (4) und/oder der dritte Wabenkörper (6) mittels geeigne­ ter, elektrisch isolierender Haltemittel (7) so mit dem zweiten Waben­ körper (5) verbunden ist bzw. sind, daß dieser bzw. diese vom zweiten Wabenkörper (6) gehaltert wird bzw. werden.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß in einen Leitungsabschnitt (8), der die erste Einrichtung (2) und die zweite Einrichtung (3) verbindet, wenigstens eine Sekun­ därluft-Leitung (9) mündet.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Einrichtung (2) und der zweiten Einrichtung (3), vorzugs­ weise der Sekundärluft-Leitung (9) und der zweiten Einrichtung (3), ein Sauerstoff-Sensor (10) angeordnet ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauer­ stoff-Sensor (10) mit einer Steuereinheit verbunden ist, durch die ein Volumenstrom der über die Sekundärluft-Leitung in das Abgas zugeführ­ ten Sekundärluft gesteuert wird.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Bypass-Leitung (11) vorgesehen ist, durch die wenigstens ein Teil des Abgases an der zweiten Einrichtung (3) vorbeigeführt werden kann, wobei die Bypass-Leitung (11) Mittel (12) aufweist durch die der Strömungsquerschnitt der Bypass-Leitung (11) veränderbar ist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeich­ net, daß gekennzeichnet, daß eine Temperaturmeßeinrichtung (13) vor­ gesehen ist, durch die eine Temperaturmeßung des Abgasstromes hinter dem zweiten Wabenkörper (5), vorzugsweise zwischen dem zweiten (5) und dem dritten (6) Wabenkörper, erfolgt.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß in eine Abgasleitung (14), durch die die erste Einrichtung (2) mit einem Verbrennungsmotor (1) verbindbar ist, wenigstens eine Se­ kundärluft-Leitung (15) mündet.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sauer­ stoff-Sensor (16) vor der Sekundärluft-Leitung (15) in der Abgasleitung (14) angeordnet ist.
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauer­ stoff-Sensor (16) mit einer Steuereinheit verbunden ist, durch die eine Gemischbildung des Verbrennungsmotors (1) gesteuert wird.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Einrichtung (3) in Strömungsrichtung des Abgases betrachtet soweit von einem Verbrennungsmotor (1) entfernt ist, daß bei im wesentlichen allen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors (1) die Temperatur innerhalb der zweiten Einrichtung (3) im wesentlichen unter 700°C liegt.
21. Verfahren zum Betrieb einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem eine elektrische Beheizung des ersten und des zweiten Wabenkörpers (4, 6) spätestens ab dem Start des Verbrennungsmotors (1) erfolgt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem eine Ist-Temperatur des Abgass­ tromes hinter dem zweiten Wabenkörper (5), vorzugsweise zwischen dem zweiten (5) und dem dritten (6) Wabenkörper, bestimmt und die elektrische Beheizung des ersten und/oder des zweiten Wabenkörpers (4, 6) in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen der Ist-Temperatur und einer Soll-Temperatur abgeschaltet wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, bei dem eine Ist-Temperatur des Abgasstromes hinter dem zweiten Wabenkörper (5), vorzugsweise zwi­ schen dem zweiten (5) und dem dritten (6) Wabenkörper, bestimmt und ein Volumenstrom der Sekundärluft zu der zweiten Einrichtung (3) in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen der Ist-Temperatur und einer Soll-Temperatur zugeführt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 21, 22 oder 23, bei dem ein stöchiometri­ sches Verhältnis des Abgasstromes im wesentlichen am Eintritt in die zweite Einrichtung (3), bestimmt und ein Volumenstrom einer Sekundär­ luft zu der zweiten Einrichtung (3) in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen dem bestimmten stöchiometrischen Verhältnis und einem vorgegebenem stöchiometrischen Verhältnis zugeführt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche Anspruch 21 bis 24, bei dem in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) ein Teil des Abgases der zweiten Einrichtung (3) zugeführt wird.
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