DE2128989A1 - Anordnung zur abgasreinigung - Google Patents
Anordnung zur abgasreinigungInfo
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Description
2128999
VOLKSWAGENWEHK Aktiengesellschaft ;
518ο V ο 1 f s b u r g
Unser Zeichen: K 1105
9704-Hu/Sa
9704-Hu/Sa
t-9. 6. Tl
Anordnung zur Abgasreinigung
Die Erfindung betrifft eine insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmte
Anordnung zur Abgasreinigung mit einem mit einer ersten Sekundärluft-Einspeisung versehenen thermischen Reaktor zur Oxydation
und einem ersten Katalysator zur Reduktion von Abgasbestandteilen·
Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift 1 921 024 offenbart.
Da thermische Reaktoren zur Oxydation von Abgasbestandteilen,
also insbesondere von Kohlenaonoxyd und Kohlenwasserstoffen, eine Zündvorrichtung sowie ggf. eine Kraft stoff einspei sung erfordern,
ist man daran interessiert, auch für die Oxydation von Abgasbestandteilen
Katalysatoren zu verwenden.^ Dies bereitet jedoch insofern Schwierigkeiten, als dia hierfür zur Verfügung
stehenden Katalysatormaterialien ihre volle Wirkung erst bei höheren Temperaturen zeigen, die beispielsweise beim Start der
des Abgas erzeugenden Maschine oder aber bei kleiner Belastung der Maschine noch nicht vorliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe sugrunde, eine Anordnung der
oben bezeichneten Art zu schaffen, die einen günstigen Komprozwischen
den eben erläuterttn Gesichtspunkten - Erforder-
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nisse für eine gate Wirkung der Anordnung zur Abgasreinigung, geringer zusätzlicher Energieaufwand - darstellt. Die erfindungagemäße
Losung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Reaktor und der erste Katalysator bezüglich
der Abgasströmung parallel angeordnet und ausgangsseitig mit einem mit einer zweiten Sekundärluft-Einspeisung versehenen
zweiten Katalysator zur Oxydation von Abgasbestandteilen in Verbindung stehen, der erst nach Erwärmung voll wirksam wird
und mit einem !Temperaturfühler zur Abschaltung der ersten Sekundärluft-Einspeisung
und Einschaltung der zweiten Sekundärluft-Eir&speiBUng
nach der Erwärmung versehen ist, und daß eine Abgaszaführungsleitung und die erste Sekundärluft-Einspeisung
in eine erste Vorkammer bezüglich der Abgasströmung vor thermischem
Reaktor und erstem Katalysator in solcher Anordnung einmünden, daß die erste Sekundärluft-Einspeisung ventilartig
wirkend das zugeführte Abgas während ihrer Einschaltung zum thermischen Reaktor lenkt, dagegen während ihrer Abschaltung
zum ersten Katalysator gelangen läßt»
Der Erfindung liegt die Tatsache zugrunde, daß beim Starten der Brennkraftmaschine oder beim Betrieb der Maschine bei kleiner
Last im Abgas nur wenig Stickoxydanteile enthalten sind,die in dem ersten Katalysator reduziert werden müssen. Es ist also
zulässig, bai diesen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine
das Abgas unter Umgehung des ersten Katalysators durch-den ther-Mischon
Reaktor zu leiten, der eine Oxydation der insbesondere in der Startphase hohen Anteile an Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen
im Abgas vornimmt. Dieser thermische Reaktor ist jedoch nur während derjenigen Zeit in Tätigkeit, die zur Erwärmung
des zweiten Katalysators auf seine volle Betriebstemperatur erforderlich ist. Sobald dieser «weite Katalysator, der
ebenfalls zur Oxydation der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxyds
im Abgas dient, seine Betriebstemperatur erreicht hat,
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erfolgt durch Umschaltung der Sekundärluft-Ei η speisung von
der-ersten auf die'aweite Einspeisung- die Abschaltung des
thermischen Reaktors und die Einschaltung des ersten Katalysators,
so daß jetzt auf katalytischem Wege sowohl eins Reduktion als auch eine Oxydation der verschiedenen Abgasbestandteile
erfolgt. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß
erfinäungsgeraäß keine zusätzlichen mechanischen Ventile Einsatz
finden, Bondern daß zur Lenkung des AbgaBstromes zunächst
durch den thermischen Eeaktor, dann durch den ersten Katalysator die erste Sekundärluft-Einspeisung herangezogen
wird. In Weiterbildung der Erfindung ist die zweite Sekundär luft-Einspeisung eine Ejektorwirkung hinsichtlich des
den ersten Katalysator durchströmenden Abgases ausübend bezüglich der Abgasströmung hinter diesem angeordnet und ausgebildet.
Bei dieser Aasführungsform der Erfindung wird also auch die zweite Sekundärluft-Einspeisung zur Lenkung des Abgasstromes
herangezogen.
Im einzelnen kann dies dadurch geschehen, daß die zweite Sekundärluft-Einspeisungin
eine zwischen erstem Katalysator und thermische» Eeaktor einerseits und zweitem Katalysator andererseits
angeordnete zweite Vorkammer einmündet. Dabei wird die zweite Sekundärluft-Einspei sung in die zweite Vorkammer als
in Richtung der Abgasströmung weisendes Rohr hineinragen. Das
freie Ende des Rohres kann mit dem Ausgang des ersten Katalysators fluchten, so daß es also nicht in Höhe des Ausganges
des thermischen Reaktors liegt, der beim Einschalten der zweiten Sekundärluft-Einspeisung wirkungslos sein soll.
Während bei der zuletzt beschriebenen AusführungBform der
Erfindung die zweite Sekundärluft-Einspeisung als Ejektor ausgenutzt wird, wirkt die erste Sekundärluft-Einspeisung
ventilartig, nämlich nach Art eines Umschaltventils, das das
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Abgas wahlweise dem thermischen Reaktor oder dem ersten Katalysator
zuführt. Die bevorzugte diesbezügliche Ausführungsform
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Abgaszuführungsleitung
zum ersten Katalysator fluchtend, dagegen zum thermischen
Eeaktor versetzt, ferner die erste Sekundärluft-Einspeieung in Richtung dieses Versatzes weisend in die erste Vorkammer
einmünden. Pur die Heranziehung der ersten Sekundärluft-Einepeisung
als Umschaltventil gibt es veretändlicherweise ei"
ne Vielzahl konstruktive?Ausführungsmöglichkeiten. Man kann hier irgendein Fluidik-Prinzip heranziehen.
In der Figur 1st ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anordnung im Querschnitt wiedergegeben.
Die bei 1 angedeutete Brennkraftmaschine, deren Abgas zu reinigen ist, arbeitet über die Abgaszuführungsleitung 2 auf die
allgemein mit 3 bezeichnete Anordnung zur Abgasreinigung. Dabei ■ gelangt das Abgas zunächst in die erste Vorkammer 4» die
in Strömungsrichtung des Abgases vor dem thermischen Reaktor 5 und dem ersten Katalysator 6 angeordnet ist. Der thermische
Reaktor dient zur Oxydation, der erste Katalysator zur Reduktion von Bestandteilen des Abgases. Ausgangsseitig folgt auf
den thermischen Reaktor und den ereten Katalysator die zweite
Vorkammer 7» die ihrerseits dem zweiten Katalysator 8 vorgeschaltet
ist, der ebenfalls zur Oxydation von Bestandteilen des Abgases dient. Dieser zweite Katalysator 8 hat die Eigenschaft,
daß er seine volle oxydierende Wirkung erst bei höheren Temperaturen entfaltet, d. h. nicht in der Startphase
oder bei geringen Belastungen der Brennkraftmaschine 1. Die
gereinigten Abgase verlassen die Anordnung schließlich durch das Rohr 9·
Da gerade in der Startphase der Brennkraftmaschine 1 erfah-
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rungsgemäß die Abgase eine hohe Konzentration an Kohlenmonoxyd
und Kohlenwasserstoffen aufweisen, müssen die Abgase während dieses Betfiebszustandes sowie bei kleinen Belastungen
der Brennkraftmaschine 1 durch den thermischen Reaktor oxydiert werden. Andererseits können während diese?Betriebszustände
der Brennkraftmaschine die Abgase den ersten Katalysator 6 umgehen, da dann nur in geringem Maße Stickoxyde
in den Abgasen vorhanden sind, zu deren Reduktion der Katalysator 6 dienen soll. Erfindungsgemäß werden die erste Sekundärluft-Einspeisung
10 und die zweite Sekundärluft-Einspeisung 11 dazu herangezogen, in Abhängigkeit von der Temperatur
des zweiten Katalysators θ die durch die Leitung 2
zugeführten Abgase wahlweise durch den thermischen Reaktor 5 unter Umgehung des ersten Katalysators 6 oder durch den
ersten Katalysator 6 unter Umgehung des thermischen Reaktors 5 zu leiten. Die beiden Sekundärluft-Einspeisungen 10 und
werden durch ein in diesem Ausführungsbeispiel als Klappe ausgebildetes Umschaltventil wechselweise eingeschaltet. Die»
ses Umschaltventil, dessen Betätigungsvorrichtung mit 13 bezeichnet
ist, wird in Abhängigkeit von der mittels des Temperaturfühlers 14 im zweiten Katalysator 8 ermittelten Temperatur
desselben betätigt. In der gezeichneten Lage der Klappe 12 ist angenommen, daß die Brennkraftmaschine 1 gerade
gestartet wird und demgemäß die Temperatur des zweiten Katalysators 8 unter der Betriebstemperatur desselben liegt.
Dann ist es erforderlich, daß die Abgase den thermischen "
Reaktor 5 durchströmen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind zur Lenkung des Abgasstromes keine der Korrosion unterworfenen
mechanischen Ventile erforderlich, vielmehr geschieht diese Lenkung durch die die erste Einspeisung 10
durchsetzende Sekundärluftströmung selbst. Zu diesem Zweck ist der erste Katalysator 6 fluchtend bezüglich der Abgas-Euleitung
2 angeordnet, dagegen der thermische Reaktor 5 gegen die Abgaszuleitung 2 versetzt. Die erste Sekundärluft-
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BAD ORIGiNA1
Einspeisung 10 ir,t bezüglich der verschiedenen f an die erste
Vorkammer 4 angrenzenden Teile so angeordnet, daß sie bei ihrer
Einschaltung über den uokundärlxtftstrom das durch die Leitung
2 einströmende Abgas auf den EiEgang des thermischen Reaktors
5 lenkt« Damit ist sichergestellt, daß während der Startphase der Brennkraftmaschine 1 oder allgemein: bei niedrigen
Temperaturen des zweiten Katalysators 8 das an Kohlenmonoxyd
und Kohlenwasserstoffen reiche Abgas den thermischen
Reaktor 5 durchströmt.
Sobald jedoch der zweite Katalysator 8 durch das ihn durch- w strömende heiße Abgas auf seine Betriebstemperatur gebracht
ist, gibt der Temperaturfühler 14 auf die Betätigungseinrichtung 13 ein Signal zum UmIe gen der Klappe 12 in ihre nicht
gezeichnete Stellung, in der sie die erste Sekundärluft-Einspeisung
10 abschaltet, dagegen die zweite Sekundärluft-Einspeisung
11 einschaltet. Das hat zur Folge, daß das die Leitung 2 durchsetzende Abgas nicht abgelenkt wird und daher
in den ersten Katalysator 6 gelangt· Zur Unterstützung der Abgasströmung in dieser Sichtung ist die zweite Sekundärluft-EinotrÖznung,
wie bei 11a angedeutet, in Richtung der Abgasströmung
abgebogen, so daß dieser winkelrohrförcige Bereich
der Einströmung 11 eine Ejektorwirkung bezüglich des den
ersten Katalysator 6 durchströmenden Abgases ausübt.
Ee sei bemerkt, daß an sich die Ausbildung Ton thermischen Reaktoren
und Katalysatoren sowie Ton Temperaturfühlern zum Stande der Technik gehört, so daß auf ihre Barstellung im einzelnen
hier Tereichtet werden kann.
Die gesamte Anordnung 3 zur Abgasreinigung ist in einem gemeinsamen
Gehäuse 1 5 angeordnet und bildet daher eine kompakte
Einheit. Dor thermische Reaktor und der erste Katalysator 6
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BAD ORIGINAL
sind einander unmittelbar benachbart, so daß der erste Eata~
lysator 6 einerseits eine Viinaeisolation für den thermischen
Reaktor 5 bildet» andererseits durch diesen aber eehr schnell
aufgeheizt wird, so daß er ebenfalls schnell seine Setriebstemperatur
anninsit.
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Claims (6)
- ANSPRÜCHEAnordnung zur Abgasreinigimg, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem mit einer ersten Sekundärluft-Einspeisung versehenen thermischen Reaktor zur Oxydation und einem ersten Katalysator zur Reduktion von Abgasbsßtandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Reaktor (5) und der erste Katalysator (6) bezüglich der Abgasströmung parallel angeordnet und ausgangsseitig mit einem mit einer sweiten Sekundärluft-Einspeisung/versehenen zweiten Katalysator (8) zur Oxydation von Abgasbestandteilen in Verbindung stehen, der erst nach Erwärmung voll wirksam wird und mit einem Temperaturfühler (14) zur Abschaltung der ersten Sekundärluft-Einspeisung (1O) und Einschaltung der zweiten Sekundärluft-Einspei sung (.11) nach der Krwärmung versehen ist, und daß eine Abgaszuführungsleitung (2) und die ferste Sekundärluft-Einspeisung (10) in eine erste Vorkammer (4) bezüglich der Abgasströmung vor thermischem Reaktor (5) und erstem Katalysator (6) in solcher Anordnung einmünden, daß die erste Sekundärluft-Einspeisung (1O) ventilartig wirkend das zugeführte Abgas während ihrer Einschaltung zum thermischen Reaktor (5) lenkt, dagegen während ihrer Abschaltung zum ersten Katalysator (6) gelangen läßt.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaszuführungsleitung (2) zum ersten Katalysator (6) fluchtend, dagegen zum thermischen Reaktor (5) versetzt, ferner die erste Sekundärluft-Einspeisung (1O) in Richtung dieses Versatzes weisend in die erste Vorkammer (4) einmünden.
- 3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,209881/0226ORIGINALdaß die zweite Sekundärluft-Einsiieisung (11) eine Ejektorwirkung hinsichtlich des den ersten Katalysator (6) durchströmenden Abgases ausübend bezüglich der Abgasatrö« mung hinter diesem angeordnet und ausgebildet ist.
- 4· Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sekundärluft-Einepeisung (11) in eine -zwischen erstem Katalysator (6) und thermischem Reaktor (5) einerseits und zweitem Katalysator (8) andererseits angeordnete zweite Vorkammer (7) einmündet.
- 5* Anordnung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sekundärluft-Einspeieung (11) in die zweite Vorkammer (7) als in Richtung der Abgasströmung weisendes Bohr (Ha) hineinragt. -
- 6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Rohres (Ha) mit dem Ausgang des ersten Katalysators (6) fluchtet.7· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß erste Vorkammer (4),thermischer Reaktor (5), erster (6) und zweiter (8) Katalysator sowie Verbindungen (7) zwischen diesen in einem gemeinsamen Gehäuse (I5) angeordnet sind.20988 1/0.22 6Le e rs e ι t e
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