DE2201370A1 - Auspuffanlage fuer Verbrennungsmotore - Google Patents
Auspuffanlage fuer VerbrennungsmotoreInfo
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Description
.45OSNABRoCK, den 11. Januar 1972'
BRITISH LEYLAND MOTOR CORPOBATION LIMITED
Berkeley Square House
>
Berkeley Square
,
London, England
Auspuffanlage für Verbrennungsmotore
Die Erfindung bezieht sich auf Auspuffanlagen für Verbrennungsmotore.
Die Auspuffgase von Verbrennungsmotoren enthalten veränderliche Mengen an Kohlenmonoxyd, unverbrannten Kohlenwasserstoffen,
Stickstoffoxyd und partikelförmigen Bestandteilen, die zur Luftverschmutzung und in Gebieten mit starker
Sonneneinstrahlung, die einen photochemischen Effekt hat, besonders zum Bilden von Smog beitragen. Es wurden
bereits zahlreiche Verfahren entwickelt und große Anstrengungen gemacht , um die schädliche Beschaffenheit von Auspuffgas
herabzusetzen oder zu vermeiden. Eine bekannte Vorrichtung ist von der Art, die allgemein als katalytischer
Reaktor bekannt ist und vorsieht, daß die Auspuffgase derart über geeignete chemische Katalysatoren geleitet werden,
daß die schädlichen Produkte oxydiert oder in mehr oder weniger großem Umfang zu harmlosen Produkten reduziert
werden.
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Wenn Auspuffgase von Benzinmotoren unter gesteuerten Bedingungen über geeignete Katalysatoren geleitet werden, entsteht eine Anzahl
von Reaktionen. Ein Steuerungsfaktor besteht darin, daß die Auspuffgase von einer Verbrennung erhalten werden sollten mit
einem größeren Brennstoffverhältnis als dem stöchiometrischen,
d. h. mit einem Übermaß der für die theoretische Totalverbrennung erforderlichen Menge. Unter solchen Bedingungen ist Kohlenmonoxyd
in den Auspuffgasen vorhanden und die durch die nachfolgenden Molekularformeln dargestellten Reaktionen können als gegeben
angesehen werden:
2CO + O2 * 2CO2
CO + H2O- >
H2 + CO2
2C0 + 2NO > 2CO2 + N2
2NO + 5H2 ^ 2NH, + 2H2O
2NO + 2H2 ^ N2 + 2H2O
, + 6N0 * 5N2 + 6H2O
Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen Ausgleich dieser
Reaktionen zu erreichen, daß zu Beanstandungen Anlaß gebende Verunreinigungen, z. B. Stickstoffoxyd und Kohlenmonoxyd, auf
ein Mindestmaß herabgesetzt werden.
Die erfindungsgemäß für einen Verbrennungsmotor vorgesehene Auspuffanlage umfaßt ein zumindest zwei parallele Wege für
von dem Motor kommende Auspuffgase bildendes Lei-tungssystem, eine Gasstrom-Aufteileinrichtung, durch die der Anteil der ent
lang jedes der Wege strömenden Auspuffgase in Bezug auf das
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Insgesamt entlang beiden oder sämtlichen Wegen strömende Auspuffgas
bestimmt werden kann, einen in einem der Wege angeordneten ersten katalytischen Reaktor, eine stromabwärts zum ersten
katalytischen Reaktor angeordnete und den Auspuffgasausstoß des Reaktors und den Auspuffgasausstoß von zumindest eines anderen
Weges vereinigende Verbindungseinrichtung und einen zweiten katalytischen Reaktor zur Aufnahme des Auspuffgasausstoßes der
Verbindungseinrichtung als Eingang.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Gasstrom-Aufteileinrichtung stromaufwärts zum Leitungssystem
angeordnet und nimmt als Eingang den gesamten Auspuffgasstrom für die Anlage auf und gibt als Ausstoß getrennte Auspuffgasströme
zu den oder zumindest zu zwei der parallelen Wege ab.
Weiterhin ist vorteilhaft ein Einlaß vorgesehen, durch den Sauerstoff
oder ein sauerstoffhaltiges Medium den Gasen zuführbar ist, die entlang dem den ersten katalytischen Reaktor einschließenden
Weg vor ihrem Eintritt in diesen strömen. ·
Vorzugsweise ist ein weiterer katalytischer Reaktor derart stromauf
wärts zum Leitungssystem vorgesehen, daß er als Eingang den
gesamten Auspuffgasstrom für die Anlage aufnimmt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Auspuffgasausstoß
des zweiten katalytischen Reaktors einem dritten katalytischen Reaktor als Eingang zugeführt. Vorteilhaft ist dabei
ein Einlaß vorgesehen, durch den Sauerstoff oder ein sauerstoff-
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haltiges Medium den vom zweiten zum dritten katalytlschen Reaktor strömenden Gasen zuführbar ist.
Nach noch einem Werkmal der Erfindung kann die Gasstrom-Aufteileinrichtung
derart einstellbar sein, daß die anteilmäßige Verteilung des Auspuffgasstromes entlang Jedem der Wege veränderbar
ist.
Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung
näher beschrieben, deren Figuren Jeweils ein Blockdiagramm einer Auspuffanlage für ein durch Benzin angetriebenes Straßenfahrzeug
zeigen:
Beide Figuren zeigen ein Auspuffrohr 11, entlang dem Auspuffgase von einem Benzinmotor in Richtung des Pfeiles 12 strömen. Ein
Ventil 13 bildet eine Gasstrom-Aufteileinrichtung, durch die das Auspuffgas in dem Auspuffrohr 11. geteilt wird, um in den Anforderungen
entsprechend veränderbaren Anteilen in Leitungen 14,15 zu strömen. Die Leitung I1J enthält einen ersten katalytischen
Reaktor 16. Beide Leitungen 14, 15 speisen einen zweiten
katalytischen Reaktor 17, durch den die Gase aus den Leitungen durchströmen, um in ein Rohr 18 einzutreten, das einen dritten
Reaktor 19 speist. Der Ausstoß aus dem Reaktor 19 tritt mittels eines Abgasrohres 20 in die Atmosphäre aus.
Es ist weiter ein Lufteinlaß 21 vorgesehen, durch den Luft oder ein sauerstoffhaltiges Medium in die den Kanal 18 entlangströmen-
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den Auspuffgase eingeblasen wird, um Stoffe, wie unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd, zu Kohlendioxyd und Wasser
zu oxydieren.
Die in Fig. 1 dargestellte Auspuffanlage hat einen zusätzlichen Lufteinlaß 22, durch den, zum gleichen Zweck vie in Bezug auf den
Lufteinlaß 21 angegeben, Luft den entlang der Leitung I1J strömenden
Auspuffgasen zugeführt wird. Zusätzlich ist ein weiterer katalytischer Reaktor 23 stromaufwärts des Ventils 13 angeordnet,
der den vom Motor kommenden gesamten Auspuffgasausstoß vor dessen anteilsmäßiger Aufteilung durch das Ventil i3 aufnimmt.
Das Ventil 13 ist verstellbar, um den veränderlichen Geschwindigkeit
s- und Belastungsbedingungen, denen der Motor unterliegt, zu entsprechen. Zur Vereinfachung der Anlage kann das Ventil
jedoch durch eine Y-Verbindung und eine unveränderbare Gasstrom-Aufteileinrichtung,
z. B. in den Leitungen 14, 15 angeordnete Blendenscheiben, ersetzt werden, um eine feststehende Aufteilung
des gesamten Auspuffgasstromes zwischen den Leitungen zu erreichen.
Der erste Reaktor l6 dient zum Katalysieren der Umwandlung von St^ckstoffoxyd zu Ammoniak. Der zweite Reaktor 17 katalysiert
die Reaktion zwischen Stickstoffoxyd (von Gasen aus der Leitung 15) und Ammoniak (von Gasen aus der Leitung 1*0.
Der dritte Reaktor 19 katalysiert, wie bereits erwähnt, die Oxydation von irgendwelchen unverbrannten Kohlenwasserstoffen
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und von Kohlenmonoxyd vor Austreten in die Atmosphäre.
Der weitere Reaktor 23 erteilt dem gesamten Auspuffgasausstoß
des Motors einen allgemeinen Oxydationseffekt, Shnlich demjenigen des dritten Reaktors 19.
Um eine Anlage mit mehr als einem katalytischen Reaktor nicht zu komplizleren, können die getrennt dargestellten Reaktoren 16, 17,
19 (und wo erforderlich 23) in einem einzigen Reaktorkasten mit verschiedenen, in geeigneter Weise verbundenen und gesteuerten
Abteilungen körperlich vereinigt werden.
Sowohl in körperlich getrennter als auch kombinierter Form können die Reaktoren ummantelt bzw. isoliert oder gekühlt sein, um
die optimale Arbeitstemperatur für die in dem Reaktor enthaltenen Katalysatoren und die katalysierte Reaktion sicherzustellen.
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Claims (8)
- 22Q1370Patentansprüche:1I./ Auspuffanlage für einen Verbrennungsmotor mit einem zumindest zwei parallele Wege für von' dem Motor kommende Auspuffgase bildenden Leitungssystem, gekennzeichnet durch die Anordnung einer Gasstrom-Aufteileinrichtung (13), durch die der Anteil der entlang jedes der Wege (1*1, 15) strömenden Auspuffgase in Bezug auf das insgesamt entlang beiden oder sämtlichen Wegen strömende Auspuffgas bestimmt werden kann, einen in einem der Wege angeordneten ersten katalytischen Reaktor (16), eine stromabwärts zum ersten katalytischen Reaktor angeordnete und den Auspuffgasausstoß des Reaktors und den Auspuffgasausstoß von zumindest eines anderen Weges vereinigende Verbindungseinrichtung und einen zweiten katalytischen Reaktor (17) zur Aufnahme des Auspuffgasausstoßes der Verbindungseinrichtung als Eingang.
- 2. Auspuffanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstrom-Aufteileinrichtung (13) stromaufwärts zum Leitungssystem angeordnet ist und als Eingang (11) den gesamten Auspuffgasstrom für die Anlage aufnimmt und als Ausstoß getrennte Auspuffgasströme zu den oder zumindest zu zwei der parallelen Wege (1<1, 15) abgibt.
- 3. Auspuffanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Einlaß (22), durch den Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Medium den Gasen zuführbar ist, die entlang dem den'ersten katalytischen Reaktor (16) einschließenden209832/0717Wee (I11) vor Ihrem Eintritt In diesen strömen.
- 4. Auspuffanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da* eln weiterer katalytischer Reaktor (23) derart stromaufwärts sum Leitungssystem vorgesehen 1st, daft er als Eingang den .gesamten Auspuffgasstrom fOr die Anlage aufnimmt.
- 5° Auspuffanlage nach eines der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (18), durch die der Auspuffgasausstofi des streiten k&talytischen Reaktors (17) einem dritten katalytIschen Reaktor (19) als Eingang tugefQhrt wird.
- 6. Auspuffanlage nach Anrpruch 5, gekennzeichnet durch einen Einlaß (21), durch den Sauerstoff odtr ein saueratoffhaltlges Medium den rom streiten (17) sum dritten katalytIschen Reaktor (19) strömenden Oasen suführbar 1st.
- 7. Auspuffanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da-' durch gekennzeichnet, daft die Oe*Btro»-Aufteileinrichtung (13) derart einstellbar 1st, daft'dl· anteilmäßige Verteilung des Auspuffgasstromes entlang Jede« der Wege (14, 15) veränderbar 1st.
- 8.# Fahreeuc, gekennteichnet durch einen mit einer Auspuffanlage nach eines der vorhergehenden Ansprüche ausgerüsteten Verbrennungsmotor·ftAD ORfGtNAL209132/0717
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