DE2139775A1

DE2139775A1 - Verfahren zur bleientfernung aus dem abgas von ottomotoren

Info

Publication number: DE2139775A1
Application number: DE19712139775
Authority: DE
Inventors: August Prof Dr Winsel
Original assignee: VARTA AG
Current assignee: VARTA AG
Priority date: 1971-08-09
Filing date: 1971-08-09
Publication date: 1973-02-22

Description

Verfahren zur Bleientfernung aus dem Abgas von Ottomotoren In Verbrennungskraftmaschinen vom Typ-des Otto oder Wankelmotors entstehen eine Reihe von Schadstoffen für Menschen, Tiere und Pflanzen. Diese Schadstoffe sind besonders das Kohlenmonoxid CO, Stickoxide der Zusammensetzung NOx, wobei x verschiedene Werte annehmen kann, und unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe KW. Hinzu kommen Bleioxide und Bleichlorid in Form fester oder flüssiger Schwebeteilchen, die aus dem als Antiklopfmittel dem Benzin beigegebenen Tetraäthylblei Pb(C2H5)4 oder ähnlichen Bleiverbindungen stammen. Der Bleizusatz beträgt zur Zeit etwa 0,5 g pro Liter Benzin.
Über die Gesundheitsschädlichkeit des Bleis gehen die Meinungen in der Fachwelt auseinander. Dennoch hat der Gesetzgeber in der Bundesrepublik vorsorglich die zulässigen Bleimengen im Benzin ab 1. 1. 1972 auf 0,4 g/dm3, ab 1. 1. 1975 auf 0,15 g/dm3 beschränkt. Die damit verbundene Verschlechterung der Klopffestigkeit des Treibstoffs fUhrt notgedrungen zu einer Verminderung der Motorleistung, wenn man nicht den Treibstoff durch hochwertigere Aufbereitung wesentlich verteuern will. Die Vorschriften Uber den höchstzulässigen Bleigehalt im Treibstoff könnten in eine Vorschrift Uber den höchstzulässigen Bleigehalt des Abgases ersetzt werden, wUrde man ein wlrksames Abgasbielfilter bauen und obligatorisch fur Kraftfahrzeuge mit Benzinmotoren vorschreiben können. Der volkswirtschaftliche Nutzen wäre erheblich.
Aber auch in Ländern, in denen man den Bleigehalt des Treibstoffs nicht limitiert, zwingt die Abgas-Gesetzgebung zu einer Verringerung der Bleimengen im Benzin. Zur Verringerung der übrigen Schadstoffkomponenten ist nämlich eine katalytische Nachbehandlung den Abgas erforderlich, die durch des Abgasblei erheblich gestört wird. Die fortschrittlichsten Konzepte der katalytischen Abgasbehandlung sehen zwei oder gar drei Katalysatorbetten vor. Im ersten Bett werden die Stickoxide zu Ammoniak reduziert; danach wird die Luft Zuge ftthrt, und in einem zweiten Katalysatorbett werden die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid vollständig oxydiert.
Bei dieser Nachoxydation entstehen jedoch aus dem vorher gebildeten Ammoniak die unerwünschten Stickoxide zum Teil zurück.
Bs wurde daherschon vorgeschlagen, vor der LuftsufUhrung im Anschluß an das erste, reduzierende Katalysatorbett noch einen Spaltkatalysator für@ das Ammoniak anzuordnen. An diesem bildet sich aus dem Ammoniak Stickstoffgas und Wasserstoffgas, das im nachfolgenden oxydierenden Bett zu Wasser verbrennt.
Das im Abgas in submikroskopischer Verteilung vorhandene Blei ist besonders reaktionsfreudig, so daß e sSeh auf der großen inneren Oberfläche des Katalysators nie@erschlägt. Der Kataly sator wird dadurch inaktiv und in seiner Lebensdauer beschränkt.
Um ihn fAr eine vorgegebene Fahrstrecke von zum Beispiel 50 000 km ausreichend zu dimensionieren, muß die yergiftende Wirkung des Breis durch eine entsprechende Redundanz der Katalysatormenge kompensiert werden. Ein kleinerer Bleigehalt im-Benzin vergrößert die Lebensdauer des Katalysators und ermöglicht damit bei gleicher Fahrleistung eine Verringerung an Masse und Kosten des Abgasreaktors.
ideal wäre fUr die Kraftfahrzeugtechnik ein Bleifilter, das unmittelbar hinter denn Motor im Abgasstrom angeordnetwäre.
EB sollte möglichst alle bei derAbgaatemperatur von 6000 bis 9000 C festen und flüssigen Schwebeteilchen aus dem Abgas wegfangen und so den Katalysator vor der Bedeckung durch solche Schwebeteilchen schützen. Dabei sollte es möglichst wenig Strömungswiderstand bieten.
Es wurde gefunden, daß man Schwebestoffe aus dem Abgas von Verbrennnngokraftmaschinen mit Hilfe von elektrostatischen Filtern entfernen ka@@. Derartige elektrostatische Filter sind in der Abgastechnik von industriellen Verbrennungs-und Kraftanlagen bekannt. In ihnen macht man sich die Tatsache zunutze, daß Schwebeteilchen oft elektrisch.geladen sind, so daß sie im elektrostatischen Feld großer Feldstärke beschleunigt zur einen oder anderen Elektrode wandern und auf dieser niedergeschlagen werden.
Ein elektrostatisches Filter der geschilderten Art kann aus einem axial durchströmten Ringkondensator bestehen. Im Hochspannungsfeld zwischen den beiden «.ylinderförmigen Elektroden werden die geladenen Schwebeteilchen beschleunigt und auf den Elektroden-abgeschieden. Hier bleiben sie im allgemeinen haften, besonders, wenn die Elektroden eine rauhe Oberfläche haben. Eine besonders rauhe Oberfläche kann man durch einen porösen Belag erzielen. Die gute Haftwirkung derartig elektrophoretisch abgeschiedener Teilchen macht man sich in der Technik vielfach zunutze.
Eine der beiden Elektroden des elektrostatischen Bleifilters wird zweckmäßig mit dem Motor und Auspuffsystem elektrisch leitend verbunden, so daß diese Elektrode den gesamten Innenraum der Zylinder und das Auspuffsystem umfaßt Die Gegenelektrode ist davon fast allseitig umschlossen.
Statt eines Zylinderkondensators kann man auch einen Plattenkondensator mit periodisch abwechselden Kondensatorplatten zur Abgasreinigung einsetzen. Die Elektroden können auch aus einem Draht oder aus einem System elektrisch miteinander verbundener Drähte bestehen. Da BleLoxidteilchen sich im allgemeinen posl tiv aufladen, werden sie an der negativen Elektrode abgeschieden. Man bildet diese Elektrode deshalb so aus , daß sie einfach ausgewechselt oder von der abgeschiedenen Schicht gereinigt werdcn kann.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Abgasreinigung in Eraftfaltrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Abgas einem elektrostatischen Filter zur Entfernung von bleihaltigen und anderen Schwebeteilchen zugeführt und danach in den katalytischen Abgasreaktor geleitet wird.
2. Vorrichtung zur Abgasreinigung in Kraftfahrzeugen nach -dem Verfahren des Anspruchs 1, gekennzeichnet durch ein hinter dem Auslaßventil angeordnetes elektrostatisches Filter, dessen feldliniendurchsetztes Dielektrikum einen Teil des Abgaskanals bildet und den gesamten Querschnitt des Abge.skanals ausfüllt.