DE2219371A1

DE2219371A1 - Abgasverarbeitungssystem fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2219371A1
Application number: DE2219371A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Maruoka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1972-04-20
Publication date: 1973-02-22
Also published as: DE2219371B2; DE2219371C3; FR2149726A5; GB1346154A; JPS4828820A; US3779015A

Description

PATENTANWALTS 3GRU ThOMSEN - TiEDTKE - BüHLSNQ

TEL. (0811) 53 0211 TELEX: 5-24 303 topat λ λ Λ π Ο Π 1

PATENTANWÄLTE

München: Frankfurt/M.:

Dipl.-Chem.Dr.D.Thomson Dlpl.-Ing. W. Welnkeutf Dipl.-Ing. H. Tiedtke (FucftehoM 71)

Dipl.-Chem. G. Bühling Oipl.-Ing. R, Kinne Dlpl.-Chem. Dr. U. Eggers

8 00 0 München 2 Kalser-Ludwlg-Platz 6 2c. April 1972

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City, Japan

Abgasverarbeitungssystem für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich allgemeinhin auf das Abgasverarbeitungssystem für eine Brennkraftmaschine und insbesondere· auf ein Abgasverarbeitungssystem zur Verringerung des Gehalts an Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und anderen giftigen und gefährlichen Komponenten in von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgasen. Das durch die Erfindung vorgeschlagene Abgasverarbeitungssystem ist besonders zur Verwendung bei Brennkraftmaschinen geeignet, die ein mit einem katalytischen Reaktor ausgerüstetes Auspuffrohr besitzen.

Beim Betrieb einer Benzinbrennkraftmaschine wird von dem Maschinenauspuffsystem eine große Menge unverbrannter Gase in die Atmosphäre abgegeben. Bekanntlich enthalten solche unverbrannten Gase giftige und gefährliche Komponenten, wie Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, die insbesondere in städtischen Bereichen eine ernste Luftverschmutzung verur»

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Mündliche Abreden, Insbesondere durch Telefon, bedürfen schriftlicher Bestätigung Postscheck (München) Kto. 1199 7* Dresdner BmIt (Manchen) Kto. S SM 709

Sachen. Zur Verringerung der in den Maschinenabgasen enthaltenen giftigen und gefährlichen Komponenten wurden verschiedene Versuche zur Schaffung zufriedenstellender katalytischer Reaktoren zur Durchführung einer Oxydation der in den Maschinenabgasen enthaltenen brennbaren Bestandteile, wie Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, gemacht} bisher wurde ,jedoch trotz dieser vielfach vorgenommenen Versuche eine erfolgreiche Lösung des Problems nicht gefunden.

Ein praktischer katalytischer Reaktor für Kraftfahrzeuge sollte zumindest die folgenden fünf Eigenschaften besitzen: Wirksamkeit, lange Lebensdauer, Einfachheit, geringe Anfangskosten und geringe - wenn überhaupt - Betriebskosten. Keiner der bisher entwickelten katalytischem Reaktoren hat all diese fünf Eigenschaften erreicht. Beispielsweise waren einige von ihnen höchst wirksam bei der Verringerung der Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidkonzentrationen in den Maschinenabgasen nach Erreichen ihrer Arbeitstemperatur j wegen ihres Aufbaus ist jedoch eine beträchtliche Zeit vor Erreichen dieser Arbeitstemperatur erforderlich.

Die zweite Forderung einer langen Lebensdauer ist von

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verschiedenen Standpunkten her von Bedeutung. Die Lebensdauer der meisten Katalysatoren ist.ziemlich kurz, da sie niedrigen und hohen Temperaturen wiederholt ausgesetzt werden, und demgemäß ist ein häufiges Ersetzen erforderlich. Ein akzeptabler katalytischer Reaktor muß mit wenig oder keiner Wartung und im Idealfall ohne Ersetzen des Katalysators für eine lange Zeitdauer arbeiten. Die Lebensdauer eines solchen katalytischen Reaktors kann von seinen sich ändernden Arbeitstemperaturen abhängen; und bisher wurden die katalytischen Reaktoren bei einer hohen Temperatur über ihrer Arbeitstemperatur oder wirksamen Temperatur betrieben. Zum Erreichen einer langen Lebensdauer ist es somit erwünscht, die wirksame Temperatur des katalytischen Reaktors zu steuern.

Die dritte Forderung - der Einfachheit - ist ebenfalls hinsichtlich leichter Herstellung und Einbau, niedrigen Wartungskosten und Nichtauftreten einer Fehlfunktion wichtig.

Niedrige Anfangekosten und niedrige Betriebskosten sind ebenfalls erwünscht. Einige der bisher vorgeschlagenen katalytischen Reaktoren benötigen eine große Menge eines relativ teuren Katalysators für zufriedenstellende Verbrennung.

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Andere katalytische Reaktoren benötigen das Ersetzen von Katalysatoren in kurzen Intervallen. Der ideale katalytische Reaktor ist für eine lange Zeitperiode wirkeam, ohne daß er ein häufiges Ersetzen der teuren Katalysatoren benötigt.

Mit der Erfindung wird ein Abgasverarbeitungssystem für eine Brennkraftmaschine geschaffen, mit einem Auspuffrohr und einem in diesem Auspuffrohr angeordneten katalytischen Reaktor zum Oxidieren der hindurchlaufenden Abgase, wobei das System eine brennereinheit aufweist, die stromauf zum katalytischen Reaktor vorgesehen und mit diesem verbunden ist zur Steuerung der Temperatur des Katalysators des katalytischen Reaktors.·

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Abgasverarbeitungssystems und seines zugehörigen katalytischen Reaktors;

Fig. 2 zeigt ein vorzugsweise gewähltes Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung zur Verwendung in 309808/0716

- freiem Abgasverarbeitungasystem nach Fig. 1}

Fig. 3 zeigt eine Tabelle zur Veranschaulichung der Betriebseigenschaften eines ersten und zweiten in der Steuerschaltung nach Fig. 2 verwendeten thermostatischen Schalters}

Fig. 4 zeigt ein anderes vorzugsweise gewähltes Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung zur Verwendung in dem Abgasverarbeitungssystem nach Fig. 1 j

Fig. 5A und 5B zeigen graphische Darstellungen der Mengen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, die beim Starten oder Aufwärmen der Maschine in den Maschinenabgasen enthalten sind und unter Verwendung des erfindungsgemäßen Abgasverarbeitungssystems erhalten werden ; und

Fig. 6A und 6B zeigen graphische Darstellungen der bei der Beschleunigung der Maschine in den Maschinenabgasen enthaltenen Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserst off meng en.

In Fig.1 ist ein erfindungsgemäßes Abgasverarbeitungssystem dargestellt, das in einer konventionellen Brennkraftmaschine

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installiert werden kann. Wie aus Fig* 1 ersichtlich ist, ist die Brennkraftmaschine gewöhnlich mit einem Auspuffrohr 10 versehen, in daa ein katalytischer Reaktor 11 eingebaut ist. Der katalytische Reaktor 11 kann irgendeinen bekannten Aufbau haben und enthält einen .Katalysator 12 zur Reinigung der von der Brennkraftmaschine ( nicht dargestellt ) abgegebenen Abgase. Das allgemein mit der Bezugsziffer 13 bezeichnete erfindungsgemäße System ist stromauf zu dem katalytischen Reaktor 11 vorgesehen, so daß die wirksame Temperatur des Katalysators 12 über die gesamten verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine gesteuert wird.

Das erfindungsgemäße System 13 besteht aus einer Brennereinheit, die allgemein mit der Bezugsziffer H bezeichnet ist. Die Brennereinheit H te sitzt eine Efennerkammer 15, die über eine Leitung 16 mit dem Auspuffrohr 10 stromauf zu dem katalytischen Reaktor 11 in Verbindung steht. Die Brennereinheit 14 besitzt ebenfalls einen Luft- Kraftstoffgemischzufuhrkanal· 17, der mit einem in der Brennerkaimner 15 angeordneten Verteilerorgan 18 versehen ist. Der Luft- Kraftstoffgemischzufuhrkanal 17 besitzt einen Venturiabschnitt oder verengten Abschnitt 19, der mit einer Düse 20 versehen ist.

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pie Düse 20 steht mit einer Schwimmerkammer 21 in Verbindung, die mittels einer leitung 22 mit dem Maschinenkraftstofftank ( nicht gezeigt ) verbunden ist. Die Schwimmerkammer 21 besitzt einen ringförmigen Schwimmer 23, der die Zufuhr von Kraftstoff in die Schwimmerkammer 21 über eine leitung 22 steuert und den Kraftstoff in der Schwimmerkammer 21 auf einem konstanten Pegel hält.

Mit der Bezugsziffer 24 ist ein mit der Düse 20 verbundenes Kraftstoff sperrventil bezeichnet, das. ""bei Deenergierung die Kraftstoffzufuhr zum Venturiabschnitt 19 des Luft- Kraftstoffgemischzufuhrkanals 17 selektiv sperrt.

Die Brennereinheit 14- besitzt ebenfalls eine Luftpumpe 25, die mit.dem Luft- Kraftstoffzufuhrkanal 17 stromauf zum Venturiabschnitt 19 in Verbindung steht und in diesen zwangsweise Luft zuführt. Die Luftpumpe 25 wird von einer elektromagnetischen Kupplung 26 betätigt, über die sie mit einem Antriebsrad 27 verbunden ist. Das Antriebsrad 27 kann mit der Maschine verbunden sein und von dieser angetrieben werden.

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Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist in der Brennereinheit H ebenfalls ein Nebenschlußkanal 28 vorgesehen. Der Nebenschlußkanal 28 besitzt einen Einlaß 28 a, der in den Luft= Kraftstoffgemischzufuhrkanal 17 zwischen der Luftpumpe 25 und dem Venturiabschnitt 19 mündet, und einen Auslaß 28 b , der über einen perforierten Wandabschnitt 15 a mit der Brennerkamraer 15 in Verbindung steht.

In der Brennerkammer ist eine Zündungseinrichtung 29 vorgesehen, die eine Verbrennung des durch das Verteilerorgan 18 fließenden Luft- Kraftstoffgemisches bewirkt, so daß die erhitzte Luft über die Leitung 16 zum katalytischen Reaktor

11 zur Herbeiführung einer schnellen Erwärmung des Katalysators

12 geliefert wird.

Aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, daß die Luft von der Luftpumpe 25 in den Nebenschlußkanal 28 läuft, durch den sie in die Brennerkammer 15 eintritt, während die Luft ebenfalls in den Luft- Kraftetoffgemischzufuhrkanal 17 läuft. Läuft die Luft durch den Venturiabschnitt 19 dee Luft- Kraft stoff geaiechzufuhrkanals 17, herrscht dort ein unteratmoephäriecher Druck, so daß der Kraftstoff infolge der Druck-

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differenz über die Düse 20 in den Venturiabschnitt 19 gesaugt wird. Der so in den Venturiabschnitt 19 zugeführte Kraftstoff wird mit der hindurchatrömenden Luft zu einem geeigneten Gemisch vermischt, das über das Verteilerorgan 18 in die Brennerkammer 15 gelassen wird. Dieses Gemisch wird durch die Zündungseinrichtung 29 in der Brennerkammer 15 gezündet» so daß eine Verbrennung stattfindet. Die somit in der Brennerkammer 15 erhitzte Luft wird dann über die Leitung 16 de«¹ Auspuff 10 stromauf zum katalytischen Reaktor 11 geliefert, wodurch nicht nur die Abgase auf eine Temperatur für zufriedenstellende Verbrennung erhitzt werden, sondern ebenfalls die wirksame oder Arbeitstemperatur des Katalysators 12 zur wirksamen Verringerung des Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidgehalts in den Maschinenabgaaen schnell erreicht wird.

Zur Steuerung des Arbeitens der Luftpumpe 25, des Sperrventils.24 und der Zündungseinrichtung 29 besitzt das Abgasverarbeitungssystem 13 ferner eine Steuerschaltung, die in Fig.· 2 im einzelnen gezeigt ist. Die allgemein mit Bezugsziffer 30 bezeichnete Steuerschaltung besitzt eine Gleichspannungsquelle oder Batterie 31, die mit einem Zündschalter 32 für die Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Steuer-

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schaltung 30 besitzt ebenfalls einen ersten und einen zweiten thermostatischen Schalter 33 und 34, die über den Zündschalter 32 parallel an die Gleichspannungsquelle 31 angeschlossen sind.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind der erste und zweite thermostatische Schalter 33 und 34 in dem Katalysator 12 des katalytischen Reaktors 11 angeordnet und an diesem befestigt. Der erste thermostatische Schalter 33 wird geschlossen, wenn die Temperatur des Katalysators 12 unter einer unteren Grenze eines vorbestimmten Bereiches, beispielsweise zwischen 500 bis 65O⁰C ( siehe Fig. 3 ), liegt. Andererseits wird der zweite thermostatische Schalter 34 geschlossen, wenn die Temperatur des Katalysators 12 eine obere Grenze des vorbestimmten Bereiches, beispielsweise zwischen 500 bis 65O⁰O ( siehe Fig. 3 ), überschreitet. Das Kraftstoffsperrventil 24 und die Zündungseinrichtung 29 sind über den ersten thermostatischen Schalter 33 an die Gleichspannungsquelle 31 angeschlossen und werden von diesem gesteuert.

Die Steuerschaltung 30 besitzt ferner einen Relaisschalter 35, der eine Relaisspule 36 enthält, die über den ersten

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thermostatischen Schalter 33 und den Zündschalter 32 mit der Gleichspannungsquelle 31 in Serie geschaltet ist. Der Relaisschalter 35 besitzt ferner einen ersten und einen zweiten stationären Kontakt 37 und 38, die mit dem ersten bzw. zweiten thermostatischen Schalter 33 bzw. 34 verbunden sind. Der Relaisschalter 35 besitzt ferner einen Arm 39, der zwischen dem ersten und dem zweiten stationären Kontakt 37 und 38 schaltbar ist und an die mit der Luftpumpe 25 ( siehe Fig. 1 ) verbundene elektromagnetische Kupplung 26 angeschlossen ist.

Vor detaillierter Erläuterung der Betriebsweise der Steuerschaltung nach Fig. 2 sei angenommen, daß der Zündschalter 32 zum Starten der Maschine geschlossen ist. Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird die Betriebsweise der -Steuerschaltung 30 in Verbindung mit der mit dieser verbundenen Brennereinheit 14 beschrieben. Liegt nun die Temperatur des Katalysators 12 des katalytischen Reaktors 11 unter der unteren Grenze, beispielsweise bei 500⁰G, des vorbestimmten Bereiches, ist der erste thermostatische Schalter 33 geschlossen, während der «weite thermoetatische Schalter.34 geöffnet ist. Demzufolge ist ein elektrischer Strompfad zwischen der Gleichspannungsquelle 31 und der Leitung gebildet, die an das

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Kraftstoffsperrventil 24, die Zündungseinrichtung 29 und die Relaisspule 36 des Relaisschalters 35 angeschlossen ist. Bei Energierung der Relaisspule 36 wird der Arm 39 im Gegenuhrzeigersinn bewegt, so daß er den ersten stationären Kontakt 37 zur Energierung der elektromagnetischen Kupplung 26
berührt. Unter diesen Umständen wird die luftpumpe 25 durch die elektromagnetische Kupplung 26 betrieben, damit sie
zwangsweise luft in den Luft- Kraftstoffgemischzufuhrkanal
17 und den Nebenschlußkanal 28 zuführt. Die dem Luft- Kraftstoffgemischzufuhrkanal 17 zugeführte Luft strömt durch den Venturiabschnitt 19 und erzeugt dort einen unteratmosphärischen Druck, so daß Kraftstoff in der. Schwimmerkammer 21 über die Düse 20 in den Venturiabschnitt 19 gesaugt wird und mit der dort hindurchlaufenden Luft vermischt wird. Dieses Luft=
Kraftstoffgemisch wird dann über das Verteilerorgan 18 in
die Brennerkammer 15 geführt. Da die Zündungseinrichtung 29 unter dieser Bedingung durch die Steuerschaltung 30 energiert wird, wird das Luft- Kraftstoffgemisch in der Brennerkammer 15 zur Herbeiführung einer Verbrennung gezündet. Somit wird die Luft in der Brennerkammer 15 auf eine hohe Temperatur
erhitzt, und die erhitzte Luft wird dann zum Auspuffrohr 10 der Maschine stromauf zum katalytiechen Reaktor 11 geliefert»

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Demzufolge wird der Katalysator 12 schnell erwärmt .-zur Herbeiführung einer Reinigung der Maschinenabgase und dadurch zur Verringerung der darin enthaltenen Mengen an giftigen und gefährlichen Komponenten. Es ist zu bemerken, daß die in das Auspuffrohr 10 eingeführte erhitzte Luft die Oxidierung der in den Maschinenabgasen enthaltenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid erleichtert, und daher werden die giftigen und gefährlichen Komponenten beträchtlich beseitigt.

Nach Erhöhung der Temperatur des Katalysators 12, beispielsweise auf den Temperaturbereich von 500 bis 60O⁰O , werden sowohl der erste als auch der zweite thermostatische Schalter 33 und 34 geöffnet, so daß der elektrische Strompfad zwischen der Grleichsparinungsquelle 31 und der Leitung unterbrochen ist, die mit der elektromagnetischen Kupplung 26, dem Kraftstoffsperrventil 24 und der Zündungseinrichtung 29 verbunden ist. So wird die Brennereinheit 14 außer Betrieb gesetzt, um den Katalysator 12 auf einer zum Verbrennen der giftigen und gefährlichen Komponenten in den Maschinenabgasen geeigneten Temperatur zu halten, wie dies im Vorhergehenden erläutert wurde» / . . ,

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Nach weiterem Erhöhen der Temperatur des Katalysators auf Temperaturen oberhalb 65O⁰C während des Hochgeachwindigkeitabetrieba oder Beschleunigungsbedingungen der Maschine wird der zweite thermostatiaohe Schalter 34 bei geöffnet gehaltenem ersten thermoatatischen Schalter 33 geschlossen. Demzufolge wird der elektrische Strompfad zwischen der Gleichspannungsquelle 31 und dem zweiten stationären Kontakt 38 des Relaisschalters 35 gebildet, während der elektrische Strompfad zwischen der Grleichspannungsquelle 31 und der leitung unterbrochen ist, die mit dem Kraftstoffsperrventil 24 und der Zündungseinrichtung 29 verbunden ist, die demzufolge deenergiert werden. Bei geöffnetem thermostatischen Schalter 33 ist die Relaisspule 36 deenergiert, so daß der Arm 39 den zweiten stationären Kontakt 38 zur Energierung der elektromagnetischen Kupplung 26 berührt. Bei energierter elektromagnetischer Kupplung 26 wird die luftpumpe 25 betätigt, um zwangsweise Luft in den Luft- Kraftstoffgemischzufuhrkanal 17 und den Nebenschlußkanal 28 zuzuführen, über die die Luft in die Brennerkammer 15 eingeführt wird. Da das Kraftstoffsperrventil 24 und die Zündungseinrichtung 29 unter dieser Bedingung deenergiert sind, wird der Brennerkammer α5 kein Luft- Kraftstoffgemisch zugeführt, und somit findet keine

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Verbrennung statt. Demzufolge wird die in die Brenner kammer 15 eingeführte Luft dem katalytischem Reaktor 11 geliefert und vermindert dadurch die Temperatur des Katalysators 12 auf einen geeigneten Wert. Somit wird die Temperatur des Katalysators 12 des katalytischen,Reaktors 11 innerhalb eines geeigneten Bereiches zwischen beispielsweise 500 bis 65O⁰O über all die verschiedenen Betriebsbedingungen der Maschine gehalten, so daß nicht nur die Luftverschmutzung bedeutend verringert wird, sondern auch die Lebensdauer des Katalysators 12 verlängert wird.

Pig. 4 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Steuerschaltung, die mit der Brennereinheit verbunden sein kann, die einen Teil des erfindungsgemäßen Abgasverarbeitungssystems bildet. In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besitzt die allgemein mit der Bezugsziffer 40 bezeichnete Steuerschaltung eine Grleiehspanmmgsquelle 41, einen Schlüsselschalter 42, eine Fühlereinrichtung 43 zur Ermittlung der Beschleunigung der Maschine, eine Zeitgebervorriohtung 44, die mit der Gleiehspannungsquelle 41 über den Schlüsselschalter 42 und mit der Fühlereinrichtung 43 verbunden ist, eine Temperaturfühlereinrichtung 45 und eine logische Schaltung

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46 _t die mit der Zeitgebervorrichtung 44 und der Temperaturfühlereinrichtung 45 verbunden ist..

Die Besohleunigungsfühlereinriehtung 43» die irgendeinen bekannten Aufbau haben kann,, ist mit einem Beschleunigungepedal ( nicht gezeigt ) verbunden, um eine Stellung des Beschleunigungspedals zu ermitteln und dadurch ein .Signal zu erzeugen, wenn das Besohleunigungspedal gedrückt wird j das Signal liegt an der Zeitgebervorrichtung 44 an. Die Zeitgebervorrichtung 44 kann irgendeinen konventionellen Aufbau haben, soweit sie Signale zu bestimmten Zeitpunkten erzeugt.

Die Signale von der Zeitgebervorrichtung 44 liegen an der logischen Schaltung 46 an, an der ein Signal von der Tempera— turfühlereinrichtung 45 ebenfalls anliegt. Die Temperaturfühlereinrichtung 45 ist in dem katalytischen Reaktor 11 ( siehe Fig, 1 ) derart angeordnet, daß sie die Temperatur des Katalysators darin ermittelt und das Signal erzeugt, wenn die Temperatur des Katalysators einen übermäßigen Wert überschreitet. Die logische Schaltung 46 kann in üblicher Weise aufgebaut sein und in Abhängigkeit von den an ihr anliegenden Eingangssignalen ein erstes, »weites, drittes und viertes

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Ausgangssignal zur Steuerung der Zündungaeinrichtung 29, des KraftstoffSperrventils 24 und der elektromagnetische Kupplung 26 erzeugen»

Wird der Schlüsselschalter 42 beim Betrieb geschlossen, wird die Zeitgebervorrichtung 44 zur Erzeugung eines Signals betätigt, das an.der logischen Schaltung 46 anliegt-. Beim Empfangen dieses Eingangssignals erzeugt die logische. Schaltung 46 ein erstes Ausgangssignal zur Energierung der Zündung seinrichtung 29, des KraftstoffSperrventils 24 und der , elektromagnetischen Kupplung 26. Nach einem bestimmten Zeit-· Intervall erzeugt die Zeitgebervorrichtung 44 ein Signal, das an der logischen Schaltung 46 anliegt. Beim Empfangen dieses Eingangssignals erzeugt die logische Schaltung 46 ein zweites Ausgangs signal zum AuSerbetriebsetzen der Zündungs.einrichtung 29, des KraftstoffSperrventils 24 und der elektromagnetischen Kupplung 26, so daß die Brennereinheit in ihrem Ruhezustand gehalten wird. Ermittelt die Temperaturfühlereinrichtung 45 eine übermäßige Temperatur desKatalysators und erzeugt ein. entsprechendes Signal, erzeugt die -logische -Schaltung 46; ;ein drittes Ausgangssignal zur Energierung nur d.er elektromagnetischen Kupplung 26, so daß mtr die ,-inif tpumpe _sbetätigt wird. _;

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Somit wird dem Auspuffrohr stromauf zum katalytisehen Reaktor Luft geliefert, die zur Verminderung der Temperatur des Katalysators auf einen geeigneten Wert dient. Die Zufuhr von Luft zum Auspuffrohr ist darin vorteilhaft, daß die In den von der Maschine abgegebenen Abgasen enthaltenen unverbrannten Gase zufriedenstellend verbrannt oder oxidiert werden und giftige und gefährlich Komponenten in den Abgasen vermindert werden. Dies ist insbesondere beim Betrieb der Maschine in einem Beschleunigungszustand sehr vorteilhaft, da die Menge der Abgase bei der Beschleunigung der Maschine zunimmt und dadurch eine Raumgeschwindigkeit ( die Menge der Abgase/ Kapazität des Katalysators ) vergrößert wird, wodurch die Reaktionszeit der Abgase durch den Katalysator verringert wird. Ermittelt ferner die Beschleunigungsfühlereinrichtung 43 den Beschleunigungszustand der Maschine und erzeugt das entsprechende Signal, liegt dieses Signal über die Zeitgebervorrichtung 44 an der logischen Schaltung 46 an. Dann erzeugt die logische Schaltung 46 ein viertes Ausgangssignal zur Energierung der Zündungseinrichtung 29, des KraftstoffSperrventils 24 und der elektromagnetischen Kupplung 26 für ein bestimmtes Zeitintervall.

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: In Pig« 5A und 5B sind in graphischen Bar st el lung en die Beziehungen «wischen der Menge an .KolbLenmanoxidi und der Zeit und zwischen der Menge an Kohlenwasserstoff und der Zelt dargestellt, wobei die Mengen dieser Komponenten in den Abgasen gemessen wurden, die von der bei einer niedrigen Temperatur arbeitenden Maschine abgegeben wurden. In fig. 5A zeigt die Kurve A die Menge an iii den Abgasen enthaltenem Kohlenmonoxid an, wenn das erfindungsgemäße Abgasverarbeitungssystem in seinem Ruhestand gehalten wird, während die &urve B den Fall darstellt, wenn das erfindungsgemäße System betrieben wird. In Fig. 5B zeigt die Kurve G die Menge an in den Abgasen enthaltenem Kohlenwasserstoff, wenn das erfindungsgemäße System im Ruhestand gehalten wird, und die Kurve D zeigt den Fall, daß das erfindungsgemäße System betrieben wird. Es ist somit ersichtlich, daß die Mengen dieser giftigen und gefährlichen Komponenten in den Abgasen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Systems beträchtlich verringert" Bind, selbst wenn die Maschine bei einer niedrigen Temperatur betrieben wird.

Fig. 6A und 6B »eigen in graphischen Barstellungen die Beziehungen «wischen der Menge an Kohlenmonoxid und der Zeit

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und zwischen der Menge an Kohlenwasserstoff und der Zeit, wobei die Mengen dieser Komponenten in den Abgasen gemessen wurden,die von einer bei einem erwärmten Zustand betriebenen Maschine abgegeben wurden.In Fig. 6A und 6B zeigt die Kurve E die Menge an Kohlenmonoxid in den Abgasen, wenn das erfindungegemäße System in «eine» Ruhezustand gehalten wird, während die Kurve P den fall zeigt, daß das erfindungsgemäße System in seinem Betriebszustand gehalten wird. In gleicher Weise repräsentiert die Kurve G die Menge an in den Abgasen enthaltenem Kohlenwaeeerstoff, wenn das erfindungsgemäße Syβtea in seinem Ruhezustand gehalten wird, während die Kurve H den Fall zeigt, daß das erfindungsgemäße System in seinem Betriebszustand erhalten wird. Es ist ebenfalls zu bemerken, daß die Kohlenwasserstoff- Kohlenmonoxidgehalte in den Abgasen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Systems beträchtlich verringert sind, wenn die Maschine bei einer hohen Temperatur betrieben wird.

,Ee ist nun au bemerken, daß das erfindungsgemäße Abgasverarbeitungesyetem auf vorteilhafte Weise mit dem konventionellen katalytischen Reaktor kombiniert wird, um dadurch giftige und gefährliche Komponenten in den Maschinenabgasen in einer zufriedenstellenden Weise zu beseitigen.

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Claims

Patentansprüche;

\ij) Abgasverarbeitungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Auspuffrohr und einem in dem Auspuffrohr angeord-

neten katalytischen Reaktor zur Oxidierung der hindurchlaufenden Abgase, gekennzeichnet durch eine Brennereihheit (14) die stromauf von dem katalytischen Reaktor(11)angeordnet und mit diesem verbunden ist zur Steuerung der Temperatur des Katalysators (I2)des katalytischen Reaktors (111
2) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennereinheit (14) eine Brennerkammer (15) aufweist, die mit dem Auspuffröhr 00)stromauf zu dem katalytischen Reaktor (11)in Verbindung steht, eine in der Brennerkammer(15) angeordnete Zündungseinrichtung (29)zur Bewirkuhg einer Verbrennung einen der Brennerkammer 15 zugeführten Luft- Kraftstoff gemisches, und eines Luft- Kraftstoffgemischzufuhrkanal (17}-der mit der Brennerkaramer (15)in Verbindung steht und dieser das Luft- Kraftstoffgemisch zuführti wobei der Luft-Kraft stoffgemischzufuhrkanal (17) einen' Venturiabschnitt (19)

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aufweist, der'mit einer Düse(20)versehen ist, die mit einer Schwimmerkammer(21)in Verbindung steht, eine,Luftpumpe(25) die mit dem Luft- Kraftstoffzufuhrkanal (17)in Verbindung ateht und in diesen zwangsweise luft zuführt, einen Nebenschlußkanal (28)mit einem Einlaß (28a\ der in den Luft- Kraftstoffgemischkanal. (17) zwischen der Luftpumpe (25) und dem Venturiabschnitt (19)mündet, und einem Auslaß (28b), der mit der Brennerkammer 65)in Verbindung steht, und ein Kraftstoffsperrventil (24^ das mit der Düse (20)verbunden ist, und die Kraftstoffzufuhr In den Luft- Kraftstoffgemischzufuhrkanal (17)selektiv sperrt.
3) System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftpumpe(25)von einer elektromagnetischen Kupplung (26) angetrieben wird«
4) System nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung zum Steuern' des Betriebes, .der elektromagnetischen Kupplung (26\ des Kraftstoffsperrventilg.(24)und der Zündungseinrichtungi 29) der Brennereinhe,it (H) zur Steuerung der Temperatur der dem katalytischen Reaktor, zufließenden Luft. ■ ...

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5) System nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Gleichspannungsquelle (31)besitet, einen mit der Gleichapannungsquelle (31)verbundenen Zündachalter 02} einen ersten und einen zweiten thermostatischen Schalter 03 und 34X die über den Zündschalter(32>parallel an die GleichST>annungequelle 01) angeschlossen Bind, wobei der thermoBtatlsche Schalter 03)mit dem Kraftstoff sperrventil(24) und der Zündungeeinriehtung (29)verbunden ist, und ein Relais (35):nit einem ersten und einem «weiten stationären Kontakt 07) j (38} die Über den ersten bzw. zweiten thermoetatiBchen Schalter (33> 34)mit der Gleichsparmungequelle(31)verbunden sind, einer Relaiespule (36), die mit dem ersten thermostatischen Schalter <33) verbunden ist, und einem beweglichen Kontakt (39), der der Solinoidspule (36) eugeordnet 1st und mit der elektromagnetischen Kupplung (26)verbunden iet, wobei der erste thermo statische Schalter (3-3) eum Energieren des Kraftstoffsperrventile (24), der Zündungseinrichtung (29) und der elektromagnetischen Kupplung (26)geschlossen wird und eine Verbrennung des der Brennerkammer (15) zugeführt en Luft-Kraftstoffgeaieches herbeiführt zum Erhitzen der dem Auspuffrohr stromauf bu dem katalytischen Reaktor (11) zu liefernden Luft, wenn die Temperatur des Katalysators (12)unter

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Il ·

•Intr unteren Grtnit tint· bestimmten Bereiche· lieft, wobei der iweite thermostatisch· Schalter (34)bei ieinem Schlieftn nur die elektromagnetische tupelung (26)tnergiert sur Zuführung von Luft in den katalytisohen Reaktor (11) Über die Brennerkammer (15)und dadurch eur Absenkung der Temperatur de« Katalysator« 02) wenn dessen Temperatur über einer oberen Örenee de· vorbestimmten Bereiches liegt, und wobei der trstt und der «weite thermoetatieche Schalter(33 und 54) bei gleieheeitigem öffnen das Kraftstoff sperrventil (24), die Zündungβeinrichtung (29)und die elektromagnetische Kupplung (26)de§nergieren und dadurch die Brennereinheit (14) »uler Betrieb fetten, wenn die Temperatur de· Katalysator· (12) innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt.
6) System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimate Bereich «wischen 500 und 650⁰C liegt.
7) System nach Anspruch 4, dadurch gekennieichnet, (Saß die Steuerschaltung eine GUeichspannungsquelle (41)besitit, einen Schlüsselschalter (42) der mit der Gleichspannung«- quelle (41)verbunden ist, eine Einrichtung (43) «ur Ermittlung der Beschleunigung der Maschine, eine Zeitgebervorrichtung (44)«

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die mit der XUeich8pannungaquelle(4i)über den Schlüsselschalter (42) und mit der Beachleunigüngsfühlereinriohtung (43)verbunden ist, eine Einrichtung C^5) zum Ermitteln der Temperatur des Katalysators (12) zur Erzeugung eines Signals,¹ wenn diese Temperatur einen übermäßigen Wert erreicht," und⁷ eine logische Schaltung (46} die mit der Zeitgebervorrichtung(44)und der Temperaturfühlereinrichtung(45)verbunden ist und in Abhängigkeit von den an ihr anliegenden Eingangsaignalen Ausgangasignale erzeugt und mit dem■·Kraftstoff-'" sperrventil (24), der Zündungseinrichtung (29)und der elektromagnetischen Kupplung (26) verbund en let. ·
8) System naoh Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebervorrichtung (44) Signale zu vorbestimmten Zeitaugenblicken erzeugt, und daß diese Signale an der logischen Schaltung (46) anliegen.

3 0 Π B 0 8 / ö 7 1 'B.