DE2264039A1

DE2264039A1 - Verfahren zum reinigen der abgase des motors eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE2264039A1
Application number: DE2264039A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Ieikura; Tadashi Nagai; Kiminobu Sasa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-29
Publication date: 1973-07-26
Also published as: GB1415848A; DE2264039C2; JPS5225884B2; US3908371A; FR2170435A5; JPS4871768A

Description

Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

PATENTANWÄLTE

TELEFON: SAMMEL-NR. 22 S3 41 TELEGFiAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN B1139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

8 MONOHEN 2,

3 /Li
PG23-72068

Nissan Motor Company,Limited, Yokohama, Japan

Verfahren zum Reinigen der Abgase des Motors eines Kraftfahrzeugs .

Die Erfindung betrifft Motoren von Kraftfahrzeugen, und insbesondere eine die Luftverschmutzung vermeidende Anlage für Kraftfahrzeugmotoren. Die Erfindung betrifft darüberhinaus eine Anlage zum Reinigen der Kraftfahrzeugabgase, die die toxischen Verbindungen, wie Stickstoffoxyde, Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd, die in den Abgasen enthalten sind, die von den Motoren der Kraftfahrzeuge ausgestoßen werden, chemisch beseitigen kann.

Es ist eine Kraftfahrzeugabgasreinigungsanlage vorgeschlagen worden, bei der oxydierende und reduzierende Katalysatoren in Serie in einer Auspuffanlage eines Motors angeordnet sind, um die toxischen Verbindungen in den Abgasen in unschädliche Gase umzuwandeln. Die Reduktion erfolgt bei einer solchen Anlage auf die V/eise, daß das Kohlenmonoxyd und die Kohlenwasserstoffe, die in den Auspuffgasen enthalten sind, die Stickstoff-

309830/0840

oxyde in unschädliche Stickstoffgase reduzieren. Wenn bei diesem Beispiel die Stickstoffoxyde hauptsächlich aus Stickstoffmonoxyd bestehen, laufen die Reaktionen wie folgt ab:

CH₄ + 4NO 5 CO₂ + 2H₂O + 2N₂ (1)

CO + NO ^ 2 ^N2 ^{+ C0}2

wobei die Kohlenwasserstoffe in den Abgasen beispielsweise durch Methan dargestellt werden.

Gleichzeitig mit dem Ablauf dieser Reaktionen wird als Folge des Vorhandenseins von Wasserstoff in den Abgasen Ammoniak wie folgt erzeugt:

2NO + 2H₂ ^ 2NH₃ + 2H₂O (3)

Das bei dieser Reaktion wirkende Wasserstoffgas ist teilweise der Wasserstoff, der ursprünglich in der Abgasabgabe in einer Konzentration von etwa einem Drittel der Konzentration des Kohlenmonoxyds enthalten war, und teilweise der Wasserstoff, der durch die Reaktion zwischen dem Wasserdampf und dem Kohlenmonoxyd im Reduktionskatalysator wie folgt erzeugt wurde:

CO + H₂O > H₂ + CO₂ (4)

Dann werden das Kohlenmonoxyd und die Kohlenwasserstoffe in den Abgasen durch den nachfolgenden Oxydationskatalysator durch die folgenden Reaktionen oxydiert:

CH₄ + 2O₂ ?■ CO₂ + 2H₂O (5)

2CO + O₂ * 2CO₂ (6)

Während die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxyd durch

309830/0840

diese Reaktionen in unschädliche Verbindungen umgewandelt v/erden, wird das durch die Reaktion von Gleichung (3) erzeugte Ammoniak gleichzeitig oxydiert, so daß wie folgt zum zweiten Mal Stickstoffmonoxyd erzeugt wird:

4 ^{+ 3H}2° (⁷^

Obwohl das Stickstoffmonoxyd durch die Wirkung des Reduktionskatalysators, wie es durch die Gleichungen (1) und (2) dargestellt ist, in unschädliche Stickstoffgas umgewandelt worden ist, wird Ammoniak bei Vorhandensein von Wasserstoff oder Kohlenmonoxyd in den Abgasen erzeugt, so daß Stickstoffmonoxyd im Oxydationskatalysator erzeugt wird. Auf diese Weise versagt die die Luftverschmutzung vermeidende Anlage insgesamt bei, der vollständigen Erreichung ihres Zieles, die Stickstoffoxyde in den Abgasen zu beseitigen.

TJm die Erzeugung von Ammoniak zu vermeiden, kann eine Einrichtung vorgesehen werden, durch die der die Reaktion von Gleichung (3) auslösende Wasserstoff aus den Abgasen entfernt wird, bevor sie zu dem Reduktionskatalysator strömen. Dieses ist jedoch infolge der Tatsache praktisch unbrauchbar, daß Wasserstoff unvermeidlich als Ergebnis der Zersetzung des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfes, wie es in Gleichung (4) dargestellt ist, erzeugt wird.

Die Zersetzung des Wasserdampfes in den Abgasen kann vermieden und dementsprechend die Erzeugung von Ammoniak verhindert werden, wenn, und zwar nur wenn das Kohlenmonoxyd, das eine reduzierende Wirkung auf den Wasserdampf hat, aus den Abgasen entfernt wird oder in ihnen nicht vorkommt.

Bei dem erfindungsgetnäßen Verfahren zum Reinigen der Abgase vom Motor eines Kraftfahrzeuges wird dem Motor ein Brennstoff-L.uftgemisch geliefert, das an ein Luftbrennstoffverhältnis im Bereich zwischen einem theoretischen Luf tr-Brennstof fverhältnis

309830/0840

und einem Wert angepaßt ist, der merklich höher als das theoretische Luft-Brennstoffverhältnis liegt, den Abgasen von dem Motor ein Reduktionsmittel zugemischt, das resultierende Gemisch aus Abgasen und Reduktionsmittel durch einen Reduktionskatalysator geleitet,um einen SauerstoffÜberschuß zu entfernen und die Stickstoffoxyde in den Abgasen zu reduzieren, Sekundärluft den resultierenden Abgasen, die die Reduktionskatalysatoreinrichtung verlassen, zugemischt, und das Gemisch aus Abgasen und der Sekundärluft durch eine Oxydationskatalysatoreinrichtung geleitet, um das Kohlenmonoxyd und die Kohlenwasserstoffe in den Abgasen zu oxydieren.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung eine beispielsweise, bevorzugte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert:

Pig. 1 zeigt in einem Diagramm die prozentualen Anteile von Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff und Sauerstoff in den Abgasen, wenn das Brennstoff-Luftverhältnis des dem Motor gelieferten Gemisches variiert wird.

Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die prozentuale Änderung des Ammoniakvolumens zum Stickst offmonoxydvolumen, die in den Abgasen am Einlaß zu der Reduktionskatalysatoreinrichtung einer bekannten Abgasreinigungsanlage enthalten sind, wenn das Brennstoff-Luftverhältnis des dem Motor gelieferten Gemisches variiert wird.

Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Änderung des prozentualen Anteils von Stickstoffmonoxyd, das durch eine bekannte Anlage und die Reduktionskatalysatoreinrichtung der Anlage reduziert wird, wenn das Brennstoff-Luftverhältnis des Gemisches für den Motor variiert wird.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Gesamtanordnung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreini-

309830/0840

gungsanlage.

Pig. 5 zeigt in einem Diagramm den Konzentrationsbereich in ppm des Reduktionsmittels, das durch. Hexan dargestellt wird, aus dem die Konzentration des den Atigasen zu liefernden Reduktionsmittels "bei verschiedenen Brennstoff-Luftverhältnissen des Gemisches gewählt werden muß, das einem mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systemes ausgerüsteten Motor geliefert wird.

Pig. 6 zeigt in einem Diagramm einen Proportionalitätsbereich zwischen der Abgasströmungsmenge pro Std. und dem zugeführten Reduktionsmittel oder Hexan.

Pig. 7 ist eine schematische Ansicht, die eine geänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage zeigt, die für eine mit Benzin angetriebene Kolbenbrennkraftmaschine verwandt wird.

Pig. 8 zeigt in einer schematischen Ansicht eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage, die für eine mit Benzin angetriebene Kolbenbrennkraftmaschine verwandt wird.

Pig. 9 zeigt in einer schematischen Ansicht noch eine andere Ausführungsform der Abgasreinigungsanlage, die für eine mit Benzin angetriebene Kolbenbrennkraftmaschine verwandt wird.

Pig. 9a ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel der Brennst offdurchflußregelung für das Reduktionsmittel zur Verwendung bei der in Pig. 9 dargestellten Abgasreinigungsanlage zeigt.

Pig. 10 zeigt in einer schercatischen Ansicht noch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage, die für Brennkraftmaschinen mit elektronischer Brennstoffeinspritzung verwandt wird.

3 0 9830/0840

Pig. 10a ist ebenfalls eine schematische Ansicht, die vergrößert ein Beispiel der Düsenanordnung zeigt, die bei der in Pig. 10 dargestellten Anlage verwandt wird.

Pig. 11 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage zeigt, die für eine mit Benzin angetriebene Kolbenbrennkraftmaschine verwandt wird.

Pig. 12 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Abgasreinigungsanlage zeigt, die in diesem Falle für eine Kolbenbrennkraftmaschine verwandt wird, die mit verflüssigtem Petroleumgas angetrieben wird.

Pig. 13 zeigt in einer schematischen Ansicht noch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage, die bei einem Dieselmotor verwandt wird.

Pig. 14 zeigt in einer schematischen Ansicht noch eine andere Ausführungsform einer Abgasreinigungsanlage, die bei einer mit Benzin angetriebenen Rotationskolbenbrennkraftmaschine verwandt wird; und

Pig. 15 zeigt noch eine andere Ausführungsform einer Abgasreinigungsanlage, die in diesem Falle bei einer Rotationskolbenbrennkraftmaschine verwandt wird, die mit verflüssigtem Petroleumgas angetrieben wird.

In Fig. 1 ist als Maß für das Brennstoff-Luftverhältnis eine3 einem Motor gelieferten Gemisches ein Luftüberschußverhältnis ο angegeben, das in folgenden als Verhältnis der Luftmenge im Brennstoff-Luftgemisch zur Menge eines Genischen, das das theoretische Brennstoff-Luftverhältnis aufweist, definiert iot. Das Luftüberschußverhältnis / ist daher 1, wenn das Gemisch an das theoretische Brennstoff-Luftverhältnis angepaßt ist.

309830/0840

Das luftüberschußverhältnis / liegt bei gewöhnlichen Kraftfahrzeugmotor en in der Nachbarschaft von 0,92, bei dem das Brennst off-luftgemisch relativ fett ist, so daß annähernd 2$ Kohlenmonoxyd in den Abgasen zur Reduktion der Stickstoffoxyde durch den Reduktionskatalysator bei Abgasreinigungsanlagen der bekannten Konstruktion bleiben sollten. Wenn eine solche Abgasreinigungsanlage angebracht ist, erreicht das Verhältnis der Konzentration von Ammoniak zu der Konzentration des Stickstoffmonoxyds nahezu 40$, wie es aus Pig. 2 zu ersehen ist. Bei diesem Beispiel wird das Stickstoffmonoxyd in den Abgasen nahezu zu 100$ durch die Wirkung des Reduktionskatalysators reduziert, wie jedoch aus Fig. 3 zu ersehen ist, fällt der prozentuale Anteil des reduzierten Stickstoffmonoxyds in der gesamten Anlage auf nahezu 50$. Eine Abgasreinigungsanlage der bekannten Konstruktion war daher nicht in der Lage, das Stickstoffmonoxyd vollständig zu beseitigen.

Erfindungsgemäß wird demgegenüber vorgeschlagen, daß das Brennstoff -Luftgemisch so proportioniert wird, daß ein Luftüberschußverhältnis f von 1,0 bis 1,15 erzielt wird, wie es durch den schraffierten Bereich im Diagramm von Pig. 1 dargestellt ist. Wenn das Luftüberschußverhältnis ο auf diesen besonderen Bereich beschränkt ist, werden das Kohlenmonoxyd und der Wasserstoff vollständig oxydiert und fehlen in den Abgasen, wie es anhand von Pig. 1 zu ersehen ist. Es wird daher notwendig, den Abgasen ein Reduktionsmittel zuzugeben, um die Stickstoffoxyde in unschädliche Verbindungen zu reduzieren, bevor die Abgase dem Reduktionskatalysator zugeleitet werden. Der grundsätzliche Aufbau eines diesen 2weck erfüllenden Abgasreinigungssystems ist in Pig. 4 dargestellt.

In Pig. A ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage an der Auspuffanlage 20 eines Motors 22 eines Kraftfahrzeuges angebracht. Der Motor 22 ist als Kolbenbrennkraftmaschine dargestellt, die eine Brennstoffzufuhreinheit 24,

309830/0840

die einen Vergaser und eine Ansaugleitung enthalten kann, und Auspuffrohre 26 aufweist.

Die Abgasreinigungsanlage umfaßt Reduktions- und Oxydationskatalysatoreinrichtungen 28 und 30, die in Serie in der Abgasanlage angebracht sind. Bei diesem Beispiel ist es wichtig, daß die Reduktionskatalysatoreinrichtung 28, wie dargestellt, stromaufwärts von der Oxydationskatalysatoreinrichtung 30 angeordnet ist. Eine Reduktionsmittelversorgungseinheit 32 steht über eine Rohrleitung 34 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 34 mit der Auspuffanlage 20 in Verbindung, während eine Sekundärluftversorgungseinrichtung 36 über eine Leitung 38 in der Mitte zwischen der Reduktions- und Oxydationskatalysatoreinrichtung 28 und 30 mit der Auspuffanlage 20 in Verbindung steht. Diese Sekundärluftversorgungseinheit 36 enthält gewöhnlich eine pneumatische Pumpanordnung, die vom Motor 22 angetrieben wird.

Wenn die Brennstoffversorgungseinheit 24 für den Motor 22 vom Vergasertyp ist, sollte die Einheit vorzugsweise so eingestellt sein, daß sie gewöhnlich ein Brennstoff-Luftgemisch mit einem Luftüberschußverhältnis in der Größenordnung von 1,1 abgibt, um günstige Betriebsbedingungen des Motors während der Beschleunigung zu bekommen. Wenn der Motor 22 von einem Typ mit elektronisch gesteuerter Brennstoffeinspritzung ist, bei dem der Brennstoff mit einem im wesentlichen festen Verhältnis unabhängig von den Betriebsbedingungen des Motors zugemessen wird, sollte die Brennstoffversorgungseinheit 24 so eingestellt sein, daß sie ein Luftüberschußverhältnis von nahezu 1,0 liefert, um dem Motor einen Betrieb unter günstigen Bedingungen zu ermöglichen.

Wenn die Brennstoffversorgungseinheit 24 wie oben beschrieben eingestellt ist, werden die Konzentrationen des Kohlenraonoxyds und des Wasserstoffs auf praktisch vernachlässigbare Werte

30983Q/0840

Q _

reduziert, wie es im Vorhergehenden unter Bezug auf Fig. 1 dargestellt wurde, was zur Folge hat, daß die Möglichkeit der Ammoniakbildung merklich verringert worden ist. Um nahezu den gesamten Sauerstoffgehalt, der in den Abgasen, die die R^eduktionskatalysatoreinrichtung 28 erreichen, geblieben ist, zu beseitigen, und um die Stickstoffoxyde in den Abgasen zu verringern, wird ein Reduktionsmittel, beispielsweise Benzin oder andere Kohlenwasserstoffe in der Form von CH von der Versorgungseinheit 32 über die Rohrleitung 34 der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 geliefert. Die Konzentration in ppm des Reduktionsmittels in bezug auf das Luftüberschußverhältnis f sollte in dem Bereich liegen, der in dem Diagramm von Fig. 5, bei dem das Reduktionsmittel beispielsweise Hexan (CgH.. ₄) ist, als schraffierte Fläche dargestellt ist. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, weist der Konzentrationsbereich des Reduktionsmittels oder Kohlenwasserstoffs, die der Reduktionskatalysatoreinrichtung geliefert werden sollen, eine untere und eine obere Grenze auf, die durch die Linien a und b jeweils dargestellt sind. Die untere Grenze des Bereiches ist ersichtlich auf der Grundlage der Konzentration der Stickstoffoxyde und des Sauerstoffüberschusses in den Abgasen, nämlich aus den Reaktionsgleichungen bestimmt, in denen der Sauerstoff im Luftüberschuß und die Stickstoff oxyde in den Abgasen, die den Reduktionskatalysator 28 erreichen, wie folgt reduziert werden:

GH₄ + 2O₂ > CO₂ + 2H₂O, (8)

CH₄ + 4NO ■> CO₂ + 2H₂O + 2N₂ (9)

Die obere Grenze der Konzentrationen des Reduktionsmittels in bezug auf das Luftüberschußverhältnis des Brennstoff-Luftgemisches sollte auf die Weise bestimmt sein, daß eine Erzeugung von Kohlenmonoxyd in der gesamten Anlage ausgeschlossen ist. Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß zufriedenstellende Ergebnisse dann erreicht werden können, wenn das Brennstoff-Luftgemisch für den

3 0 9830/0840

- ίο -

Motor so proportioniert ist, daß es ein Luftüberschußverhältnis von 1,2 liefert, wenn das Reduktionsmittel oder die Kohlenwasserstoffe der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 mit einer Konzentration in der Größenordnung von 500 ppm (oder 0,05 Vol.-$ geliefert werden.

Das Verhältnis zwischen der Versorgungsgeschwindigkeit (in l/h) des Reduktionsmittels (beispielsweise Hexan), das der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 in der somit bestimmten Konzentration geliefert werden soll, und dem Durchsatz (in m /h) des Abgases durch die Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 sollte in einem Bereich liegen, der in dem Diagramm von Fig. 6 durch eine schraffierte Fläche dargestellt ist. Aus Fig. 6 ist zu ersehen, daß die Versorgungsgeschwindigkeit des Reduktionsmittels nahezu proportional zum Durchsatz des Abgases sein sollte, mit dem das Reduktionsmittel gemischt werden soll.

Das Reduktionsmittel oder die Kohlenwasserstoffe, die in den Abgasen, die die Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 verlassen, verbleiben, nämlich in der Reaktion von Gleichung 9 unverbraucht bleiben, werden in der nachfolgenden Oxydationskatalysatoreinrichtung 30 oxydiert, der Sekundärluft in gesteuerter Menge von der Sekundärluftversorgungseinheit 36 durch die Rohrleitung 38 (Fig. 4) zugeführt wird. Die Abgase werden auf diese Weise vollständig von luftverachmutzenden Bestandteilen, wie von Kohlenmonoxyd, Kohlenwasserstoffen und Stickstoffoxyden, gereinigt. Bei diesem Beispiel könnte befürchtet werden, daß eine wesentliche Menge an Ammoniak als Ergebnis der folgenden Reaktion zwischen den Stickstoffoxyden und den Kohlenwasserstoffen als Reduktionsmittel erzeugt wird:

5CH₄ + 8NO + 2H₂O > 5CO₂ + 8 NH₂ (10)

Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß eine solche Reaktion zwischen dem Stickstoffoxyd un den Kohlenwasserstoffen praktisch

309830/08 4 0

"* 11 ™·

wegen der extrem geringen Konzentration des Reduktionsmittels oder der Kohlenwasserstoffe in den Abgasen und wegen der weit geringeren Reaktionsgeschwindigkeit von Gleichung(10) gegenüber den Geschwindigkeiten der Reaktion von Gleichung (8) und (9) nicht in Betracht gezogen werden muß.

Aus der obigen Beschreibung ist zu ersehen,daß die erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage"für den Zweck der Entfernung toxischer Stickst offoxyde aus den Abgasen mit einem merklich größeren Wirkungsgrad mit jedem Typ bestehender Reduktionskatalysatoren verträglich ist.

Die Fig. 7 bis 15 erläutern verschiedene Ausführungsformen der Abgasreinigungsanlage mit dem in Pig. 4 dargestellten, allgemeinen Aufbau.

In Fig. 7 ist eine Abgasreinigungsauspuffanlage dargestellt, die bei einer mit Benzin angetriebenen Brennkraftmaschine 22 verwandt wird. Die Brennkraftmaschine 22 ist mit einer Brennst offVersorgungseinheit 24 kombiniert, die einen Vergaser enthält, der ein Drosselventil 40, ein Venturirohr 42 und eine Brennstoffdüse 44 aufweist, die von einem Schwimmergehäuse 46 ausgeht. Das Schwimmergehäuse 46 empfängt Benzin von einem Brennstofftank 48 durch die Rohrleitung 50, in die - wie allgemein üblich - eine Brennst offVersorgungspumpe 42 zwischengeschaltet ist. Die Brennkraftmaschine 22 ist weiterhin mit einer Auspuffanlage 20 kombiniert, die Auspuffrohre 26 und einen Schalldämpfer 54 aufweist.

7/ie im Vorhergehenden beschrieben, weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage eine Reduzier- und Oxydierkatalysatoreinrichtung 28 und 30 jeweils auf, die in die Auspuffanlage 20 eingesetzt sind und jeweils mit einer Reduktionsmittelversorgungseinheit 32 und der Sekundärluftversorgungseinheit 36 verbunden sind. Die Reduktionsmittelversorgungs-

309830/0840

einheit 32 der Ausführungsform der gezeigten Abgasreinigungsanlage ist so aufgebaut, daß sie Benzin als Redukti to nsmittel der Auspuffanlage 20 stromaufwärts von der Reduktionskatalysa- toreinrichtung 28 aus dem Brennstofftank 48 für die Brennkraftmaschine 22 liefert. Dazu weist die Reduktionsmittelversorgungseinheit 32 eine geeignete Brennstoffspeichereinrichtung, wie z.B. eine Schwimmerkammer 56, auf, die einen Einlaß, der über eine mit einem Ventil versehene Rohrleitung 58 mit der Rohrleitung 50 in Verbindung steht, und eine Brennst offversorgungspumpe 52 hat. Palis gewünscht, kann die Schwimmerkammer 56 direkt mit der Brennstoffversorgungspumpe 52 in Verbindung stehen. Die Schwimmerkammer 56 weist einen Auslaß auf, der über eine Rohrleitung 60 mit einer Benzinverdampfereinheit 62 verbunden ist, die das flüssige Benzin von der Schwimmerkammer 56 verdampfen und das verdampfte Benzin der Auspuffanlage 20 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 liefern kann. Die Benzinverdampfereinheit 62, die insofern irgendwie aufgebaut sein kann, als sie die obengenannte Punktion erfüllen kann, ist hier beispielsweise so dargestellt, daß sie im Abstand voneinander einen äußeren und einen inneren Kessel 64 und 66 jeweils aufweist, die eine ringförmige Heizkammer (nicht bezeichnet) dazwischen einschließen. Der innere Kessel 66 weist einen unteren Einlaßteil, der mit der Rohrleitung 60 in Verbindung steht, die von der Schwimmerkammer 56 ausgeht und einen oberen Auslaßteil auf, der mit der Versorgungsleitung 68 für den verdampften Brennstoff in Verbindung steht, die ein Stromabschaltventil 69 enthält. Die Versorgungsleitung 68 für den verdampften Brennstoff, die somit von der Kammer im inneren Kessel 66 der Verdampfereinheit 62 ausgeht, mündet in ein Venturirohr oder eine Verengung 70,die,wie gezeigt, stromaufwärtsvondsr Reduzierkatalysatoreinrichtung 28 in der Auspuffanlage angeordnet ist. Die ringförmige Kammer, die zwischen dem äußeren und dec inneren Kessel 64 und 66 jeweils ausgebildet ist, weist eine Einlaßöffnung, die mit den Auspuffrohren 26 oder irgendeinem Abschnitt der Auspuffanlage 20 stromauf-

309830/0840

wärts vom Venturirohr 70 über eine Abgaszuleitung 72 in Verbindung steht, und eine Auslaßöffnung auf, die mit der Auspuffanlage 20 zwischen dem Venturirohr 70 und der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28, wie dargestellt, über eine Abgasauslaßleitung 74 in Verbindung steht.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau der Abgasreinigungsanlage wird das Benzin, das konstant der Schwimmerkammer 56 vom Brennstofftank 48 über die Rohrleitungen 50 und 58 geliefert wird, der Kammer im inneren Kessel 66 der Benzinverdampfereinheit "übertragen und wird darin durch die heißen Abgase erhitzt, die an die ringförmige Kammer zwischen dem äußeren und dem inneren Kessel 64 und 66 durch die Abgaszuleitung 72 während des Betriebes der Anlage abgegeben wird. Das so erhitzte und im inneren Kessel 66 verdampfte Benzin wird durch die Versorgungsleitung 68- für den verdampften Brennstoff dem Venturirohr 70 zugeleitet. Die Abgase in der ringförmigen Kammer zwischen den Kesseln 64 und 66 werden in die Auspuffanlage 20 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 zurückgeleitet.

Um den Durchsatz des verdampften Benzins durch die Zuleitung 68 für das verdampfte Benzin zu regulieren, kann die Leitung sich zur Ansaugleitung der Brennkraftmaschine 22 oder zu irgendeinem Teil der Brennstoffversorgungseinheit 24 durch eine Rohrleitung 76 verzweigen, die ein Überdruckventil 77 aufweist. Das Überdruckventil 77 hat die Aufgabe, einen ungewöhnlichen Anstieg des Druckes des verdampften Benzins, das dem Venturirohr 70 zugeleitet wird, dadurch zu vermeiden, daß ein Über- ®huß an verdampftem Benzin zu der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine durch die Ieitung76 zurückgeleitet wird. Diese Leitung 76 kann darüberhinaus, falls erforderlich, mit einem Kanister 78 verbunden sein.

Pig. 8 stellt eine andere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgeciäßen Abgasreinigungsanlage dar, bei der die Reduktionsmittelversorgungseinheit verdampftes Benzin erzeugen

309830/0840

kann, dag durchjden Dampfdruck des Benzins verdampft ist. Die Reduktionsmittelversorgungseinheit umfaßt daher eine Benzinverdampf erschwimtner kammer 80, die eine Brennst offeinlaßöffnung, die mit der Brennstoffversorgungsleitung 50 in Verbindung abeht, und eine Zuleitung 82 für den verdampften Brennstoff aufweist, die ein Durchsatzsteuerventil 84 auf v/eist und an ihrem vorderen Ende in die Verengung oder das Venturirohr 70 in der Auspuffanlage 20 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 mündet. Die Zuleitung 80 für den verdampften Brennstoff ist, wie es in diesem Falle dargestellt ist, auch mit dem Schwimmergehäuse 46 des Vergasers durch eine mit einem Ventil ausgerüstete Rohrleitung 76 und mit einem Kanister 78 verbunden. Das in die Benzinverdampferschwimmerkammer 80 geleitete flüssige Benzin wird durch die Wärmeübertragung von den heißen Abgasen erhitzt und verdampft, die von der Auspuffleitung 26 der Brennkraftmaschine 22 durch eine Abgasversorgungsleitung 86, die ein Durchsatzsteuerventil 88 und einen Filter 90 enthält, abgezogen werden. Die Abg^sversorgungsleitung 86, die mit ihrem vorderen Ende in die Verdampferschwimmerkammer 80 mündet, leitet die heißen Abgase direkt in das flüssige Benzin, das in der Verdampf erschwimmerkammer während des Betriebes gespeichert ist. Das flüssige Benzin wird folglich durch seinen eigenen Dampfdruck verdampft, und das resultierende, verdampfte Benzin wird zusammen mit den Abfallabgasen, die aus der Verdampferschwimmerkammer 80 ausgestoßen werden, dem Venturirohr 70 zugeleitet.

Die Fig. 9 und 9a erläutern noch eine andere bevorzugte Ausführungsform der Abgasreinigungsanlage, die auf eine mit Benzin angetriebene Brennkraftmaschine angewandt wird. Die gezeigte Anlage umfaßt eine Reduziermittelversorgungseinheit, die flüss iges Benzin der Auspuffanlage stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung in einer Menge liefern kann, die der Höhe des Vakuums im Venturirohr 42 des Vergasers für die

309830/0840

8AD ORIGINAL

— ι ρ —

Brennkraftmaschine 22 entspricht. Eine so beschaffene Reduktionsmitte Iversorgungseinheit umfaßt ein magnetisches Brennstoff stromregulierventil 92, das eine Einlaßöffnung 92a, die mit dem Brennstofftank 48 für die Brennkraftmaschine 22 durch eine Brennstoffversorgungsleitung 74 in Verbindung steht, in die eine Brennstoffversorgungspumpe 96 eingebaut ist, und eine Auslaßöffnung 92b aufweist, die mit der Auspuffanlage 20 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 durch eine Rohrleitung 98 in Verbindung steht. Ein Ventilteil 99, das in 3?orra eines Nadelventilteils dargestellt ist, liegt in einer linie- mit der Einlaßöffnung 92a des Ventils 92 und ist so bewegbar, daß der Durchsatz des Brennstoffs oder Benzins · durch die Einlaßöffnung 92a variiert wird. Das Ventilteil 100 ist arbeitend mit einem nicht gezeigten Kolben einer Magnetanrichtung 102 verbunden, die eine Magnetspule 104 aufweist, die mit einer auf Vakuum ansprechenden Modulatoranordnung 106 verbunden ist. Die Modulatoranordnung I06 ist mit dem Venturirohr 42 des Vergasers durch einen Durchlaß 108 verbunden, so daß das in dem Vergaserventurirohr 42 erhaltene Vakuum zu jeder Zeit während des Betriebs bis zu der Modulatoranordnung 106 ausgedehnt wird. Die Modulatoranordnung 106 spricht damit auf das Vakuum vom Venturirohr 42 an und betätigt in Übereinstimmung mit der Höhe des Vakuums die Magneteinrichtung 102. Das bewirkt, daß das Ventilteil 100 durch die Einlaßöffnung 92a des Brennstoffstromregulierventils 92 bewegt wird, so daß die Strömungsmenge des Benzins durch das Regulierventil in Übereinstimmung mit dem Vakuum im Vergaserventurirohr 42 gesteuert wird. Das damit in die Auspuffanlage geleitete flüssige Benzin wird in den Abgasen dispergiert, die die Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 erreichen.

Falls gewünscht, kann das Ventilteil 100 des Brennstoffstromregulatorventils 92 durch eine geeignete MembrananOrdnung betätigt werden, die auf das Vakuum anspricht, das direkt oder über einen geeigneten Modulator vom Vergaserventurirohr 43

30983Q/084G

abgeleitet wird und auf den membranbildenden Teil der Anordnung so wirkt, daß die Strömungsmenge des Benzings durch das Regulatorventil 92 fortlaufend in Übereinstimmung mit der Stärke des Vakuums am Vorgaserventurirohr geregelt wird, wodurch dieselbe Wirkung erzielt wird, die aus der Verwendung eines magnetisch betätigten Ventils resultiert.

Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage ist in den Fig. 10 und 10a dargestellt. Diese Abgasreinigungsanlage ist zur Verwendung bei einer Brennkraftmaschine mit elektronisch gesteuerter Brennstoffeinspritzung, die allgemein durch die Ziffer 110 bezeichnet ist, geeignet. Die Brennstoffeinspritzmaschine 110 enthält, wie allgemein üblich, Brennstoffeinspritzdüsen 112, die zu den Ansaugrohren 114 der Maschine offen sind und mit Brennstoffverteilerrohren 116 verbunden sind. Die Brennstoffverteilerrohre 116 stehen mit einem Brennstofftank 118 durch eine Brennstoffversorgungsrohrleitung 120 in Verbindung, die eine Brennstoffversorgungspumpe 112 aufweist. Der Druck des von den Brennstoffverteilerrohren 116 zu den Einspritzdüsen 114 zu liefernden Brennstoffes wird durch einen Druckregler 124 geregelt, der durch die Leitung 126 zwischen den Vorteilerrohren 116 und dem Brennstofftank 118 liegt. Die Menge des in die Ansaugleitung 114 von jeder Brennstoffeinspritzdüse 112 eingespritzten Brennstoffes und der Zündzeitpunkt in der Maichine 110 werden durch eine Anzahl von nicht gezeigten Meßfühlern bestimmt, die elektrische Signale der trans istorierten Steuereinheit 128 liefern, die mit den Einspritzdüsen 112 und einem nicht gezeigten Zündverteiler durch elektrische Leitungen und 132 verbunden ist. Einzelheiten des Aufbaus und der Arbeitsweise der beschriebenen Maschine mit Brennstoffeinspritzung sind allgemein bekannt und brauchen nicht näh?r dargestellt zu werden.

Die Brennstoffeinspritzmaschine mit dem oben beschriebenen, all-

309830/0840

gemeinen Aufbau wird erfindungsgemäß mit einer Abgasreinigungsanlage kombiniert, die die Reduktions- und Oxydationskatalysatoreinrichtungen 28 und 30, die in der Auspuffanlage 20 der Maschine 110 angebracht sind, und die Sekundärluftversorgungseinheit 36 aufweist, die, wie im Vorhergehenden beschrieben, in der Mitte zwischen den Katalysatoreinrichtungen 28 und 30 endet. Die Reduktionsmittelversorgungseinheit für die Auspuffanlage 20 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 wird bei dem dargestellten Aufbau durch eine Rohrleitung 134 gebildet, die von der Brennst offversorgungsieitung 120 abzweigt, die zwischen den Brennstoffverteilerrohren 114, und der Brennstoffversorgungspumpe 122 liegt. Diese Abzweigleitung 134 endet in einer Düse 136, die zu einem Venturirohr 70 der Auspuffanlage 20 vor der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 geöffnet ist. Die Düse 136 wird von der elektronischen Steuereinrichtung 128 durch eine elektrische Leitung 138 gesteuert. Der Brennstoff, der im allgemeinen flüssiges Benzin sein kann und auf diese Weise in die Auspuffanlage 20 von der Düse 136 in einer von der Steuereinrichtung 128 geregelten Menge eingespritzt wird, wird den Abgasen zugemischt, und der Reduktionskatalysatoreeinrichtung 28 zugeführt, um dadurch die oben beschriebene Wirkung zu erzielen.

Bei diesem Beispiel ist es ersichtlich, daß irgendein Aufbau der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Ausführungsformen mit kleinen Änderungen für eine Brennstoffeinspritzmaschine der beschriebenen Art verwendbar ist. Gleichgültig welchen Aufbau die Abgaq^reinigungsanlage für eine solche Maschine auch immer hat, so ist es wichtig, daß die Maschine so eingestellt ist, daß sie ein Brennstoff-Ltiftgemisch abgibt, das ein Luftüberschußverhältnis von etwa 1,0 hat, da der Brennstoff gewöhnlich mit einen nahezu festen Verhältnis unabhängig von den Betriebsbedingungen der Maschine zugemessen wird. Wenn eine Abgasreinigungsanlage mit irgendeinem Aufbau, wie er vorher beschrieben wurde, bei einer Brennkraftmaschine benutzt wird,

309830/08A0 bad original

die statt Brennstoffeinspritzdüsen einen Vergaser aufweist, sollte das Brennstoff-Luftgemivsch so proportioniert sein, daß ein Luftüberschußverhältnis von etwa 1,1 erreicht wird, um den Betriebsbedingungen der Maschine während der Beschleunigung Rechnung zu tragen, wie es im Vorhergehenden bereits dargestellt wurde.

Fig. 11 stellt eine anderer bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage dar, die in diesem Falle zur Verwendung bei einer mit Benzin angetriebenen Brennkraftmaschine 22 eines Typs, bei dem ein Vergaser verwandt wird, geeignet ist. Die Maschine 22 wird vom Brennstofftank 48 durch eine Brennstoffversorgungsleitung 50 mit Benzin versorgt, die eine Brennstoffversorgungspumpe 52 aufweist und in ein Schwimmergehäuse 46 mündet. Die mit dieser Maschine kombinierte Ab- ^.sreinigungsanlage weist eine Reduktionsmittelversorgangseinheit auf, die einen Tank 140 enthält, der ein verflüssigtes Petroleumgas (LPG) als Reduktionsmittel für die Abgase speichert. Das verflüssigte Petroleumgas im Tank 140 wird durch dne Pumpe 142 über ein Filter 146, ein Stromabschaltventil und einen Verdampfer 150 der Stromsteuereinheit 144 zugeführt. Die Stromsteuereinheit 144 ist ähnlich wie die Anordnung des Stromregulierventils 92 und der magnetischen Einrichtung 102 der in den Fig. 9 und 9a gezeigten Anlage aufgebaut. Die Stromsteuereinheit 144 ist durch eine elektrische Leitung 152 mit einer Modulatoranordnung 154 verbunden, die auf das Vakuum im Venturirohr 42 der Brennstoffversorgungseinheit 24 für die Maschine 22 durch einenDurchlaß 156 zum Herleiten des Vakuums vom Venturirohr 42 zur Modulatoranordnung 154 anspricht. Falls gewünscht, kann die Steuereinheit 144 so aufgebaut sein, daß das Venturivakuum, das in der Modulatoreinrichtung moduliert worden ist, direkt auf sie einwirkt. Die damit in irgendeiner gewünschten Weise aufgebaute Stromsteuereinheit 144 weist eine Auslaßöffnung (nicht gezeigt) auf, die mit der Auspuffanlage 20 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 durch eine Leitung 158 in Verbindung steht. Während des Be-

309830/0840

triebes, bei dem· das Stromabschaltventil 148 offen ist und im Vergaserventurirohr 42 ein Vakuum erhalten wird, wird das verflüssigte Petroleumgas, das im Tank 140 gespeichert ist, durch den Filter 146 geleitet und durch eine Pumpe 142 dem Verdampfer 150 zugeführt. Das auf diese V/eise vom Verdampfer 150 gelieferte verdampfte Propangas wird der Stromsteuereinheit 144 und weiter der Auspuffanlage stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 in einer Menge geliefert, die durch die Modulatoranordnung 154 der Stärke des Vakuums im Venturirohr 42 des Vergasers entsprechend geregelt wird.

Fig. 12 erläutert noch eine andere, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage, bei der diese Anlage nun mit einer Brennkraftmaschine 22 kombiniert ist, die durch verflüssigtes Petroleumgas, wie im Falle von Taxis, angetrieben wird. Die mit verflüssigtem Petroleum angetriebene Brennkraftmaschine 22 bekommt den Brennstoff von einem Tank 156, der das verflüssigte Petroleumgas (LPG·) speichert. Der LPG-Tank 156 liefert verflüssigtes Propangas, das dem Vergaserventurirohr 42 wie gewöhnlich über einen Filter 158, ein Stromabsperrventil 160 und einen Verdampfer 162 zugeführt wird. Die mit einer solchen Maschine 222 kombinierte Abgasreinigungsanlage enthält eine Pumpe 164, die mit dem Verdampfer 162 verbunden ist, um verdampftes Petroleumgas vom Verdampfer abzupumpen. Die Pumpe 164 liefert das verdampfte Propangas einem Stromregulierventil 166, das dem Ventil 92 in der in den Fig. 9 und 9a gezeigten Anlage ähnlich ist. Das Stromregulierventil 166 weist ein Ventilteil 168 auf, das in eine und aus einer Einlaßöffnung 166a des Ventiles 166 durch eine magnetische Einrichtung 170 bewegbar ist. Diese magnetische Einrichtung 170 ist mit einer elektrischen Leitung 172 mit einer Modulatoranordnung 174 verbunden, die auf das Vakuum im Venturirohr 42 des Vergasers über einen Vakuumdurchlaß anbricht. Wie im Vorhergehenden beschrieben, können das Stromregulierventil und die Modulatoranordnung 174 durch eine Membrananordnung ersetzt werden, durch die das von dem Vergaserventuri-

309830/OdAO

rohr 42 abgeleitete Vakuum direkt oder über eine Modulation auf ein von einer Membran betätigtes Ventil wirkt. Das Stromregelventil 166, das irgendeinen oben beschriebenen Aufbau hat, weist eine Auslaßöffnung 166b auf, die mit der Auspuffanlage 20 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 durch eine Rohrleitung 178 in Verbindung steht, in der vorzugsweise ein Stromabsperrventil 180 eingesetzt sein kann.

Pig. 13 stellt noch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage dar, die in diesem Falle mit einem Dieselmotor kombiniert werden kann, bei dem die Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches durch Eigenzündung des Gemisches in den Verbrennungskammern erreicht wird- Dieser Dieselmotor, der allgemein mit 182 bezeichnet ist, ist mit einer Brennstoffölpumpe 184 versehen, die Brennstofföl von einem Brennstofftank 186 einem Brennstoffölverteiler 188 durch eine Leitung 190 und einen Brennstoffölfilter 192 liefert. Das Brennstofföl wird an Brennstoffeinspritzdüsen 194 verteilt und in die zugehörigen Zylinder (nicht gezeigt) der Maschine 182 gespritzt. Luft wird ebenfalls durch eine Luftansaugeinheit 196 in die Zylinder geleitet, die ein Stauverteilerrohr 198 aufweist, und wird darin durch die Bewegung der Kolben komprimiert. Dieselmotoren arbeiten im allgemeinen mit Gemischen, die ein relativ hohes Luftüberschußverhältnis aufweisen, und unter den unterschiedlichsten Betriebsbedingungen, was es schwierig macht, das Brennstoff-Luftverhältnis des Gemisches zu steuern, um eine oxydierende Atmosphäre in eine reduzierende Atmosphäre umzuwandeln. Erfindungsgemäß ist daher die Luftansaugeinheit 196 mit einem Luftansaugstrorasteuerventil 200 versehen, das vor dem Stauverteilerrohr 198 angeordnet ist, wie es in der Figur dargestellt ist. Dieses Luftansaugstromsteuerventil 200 ist an ein Gaspedal (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs angeschlossen und wird dadurch betrieben, um den Durchsatz der zum Stauverteilerrohr 198 durchgelassenen Luft so zu regeln, daß das Gemisch mit einem nahezu konstanten

309830/0840

Brennstoff-Luftverhältnis,vorzugsweise mit einem Verhältnis, das ein Luftüberschußverhältnis im Bereich zwischen 1,2 und 1,5 nahe der Rauchgrenze liefert, proportioniert ist. Gleichzeitig liefert die Leitung 202 eine konstante Verbindung zwischen dem Brennstoffölverteiler 188 und der Auspuffanlage 204 stromauf-. wärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde.

Die Pig. 14 und 15 stellen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage dar, die bei einem Rotationskolbenwankelmotor verwandt werden können. Der Rotationskolbenwankelmotor, der allgemein mit 206 bezeichnet ist, besteht aus einem-Rotorgehäuse 208, das in sich eine epitrochoide Kammer begrenzt und einem dreiflügeligen Rotor 210, der exzentrisch um eine nicht gezeigte Achse in der epitrochoiden Kammer umläuft. Pührungs- und Nachfolgezündkerzen 212 und 214 erstrecken sich in die Kammer des Rotorgehäuses 208, um das Brennstoff-Luftgemisch in der Kammer zu zünden. Eine Brennst offVersorgungseinheit 216, die einen gewöhnlichen Vergaser 218 aufweist, hat eine Ansaugleitung 220, die an ihrem vorderen Ende in die Kammer im Rotorgehäuse 208 mündet. Eine Auspuffanlage 222 geht von der Kammer im Rotorgehäuse 208 aus. Der Aufbau und die Arbeitsweise des Rotationskolbenwankelmotors der oben beschriebenen Art sind allgemein bekannt und müssen nicht näher beschrieben werden.

Der Rotationskolbenmotor, der in der Pig. 14 dargestellt ist, ist von einem Typ, der mit Benzin arbeitet, das dem Vergaser 218 von einem Brennstofftank 224 durch eine Brennstoffversorgmgsleiturtg 226 von einer Brennst of f Versorgung spumpe 228 geliefert wird, die in die Leitung 226 eingesetzt ist.

Erfindungsgemaß ist die Auspuffanlage 222 mit einer Reduktionsund Oxydationskatalysatoreinrichtung 28 und 30 und einer Sekundärluftversorgungseinheit 36 ausgerüstet, die durch eine Leitung

309830/0640

38 mit der Auspuffanlage 222 zwischen den Katalysatoreinrichtungen 28 und 30, ähnlich wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen der Abgasrednigungsanlage in Verbindung steht. Die Abgasreinigungsanlage enthält eine Reduktionsmittelversorgungseinheit, die ihrem Gegenstück, der in der Fig. 7 gezeigten Anlage, völlig ähnlich aufgebaut ist, um dadurch verdampftes Benzin der Auspuffanlage 222 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 zu liefern. Die Reduktionsmittelversorgungseinheit umfaßt eine Schwimmerkammer 56, die einen Einlaß, der mit der Brennstoffversorgungsieitung 226 durch eine mit einem Ventil versehene Rohrleitung 58 in Verbindung steht, und einen Auslaß aufweist, der mit dem Benzinverdampfer 62 in Verbindung steht, der an die Schwimmerkammer 56 angrenzend angeordnet ist. Der Verdampfer 62 enthält Kammern 64 und 66, die miteinander in Berührung stehen. Die Kammer 64 steht über eine Leitung 68 mit einer Verengung oder einem Venturirohrstück 70 in Verbindung, das in der Auspuffanlage 222 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 ausgebildet ist. Demgegenüber enthält die Kammer 66 eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung, die durch Leitungen 72 und 74 mit der Auspuffanlage 222 stromaufwärts undstromabwärts jeweils von dem Venturirohrstück 70 in Verbindung stehen, so daß die in die Kammer 66 abgezogenen heißen Abgase die benachbarte Kammer 64 aufheizen, um das flüssige Benzin darin zu verdampfen, und durch die Leitung 74 von der Kammer 66 in die Auspuffanlage 222 abgeleitet werden. Das auf diese Weise erzeugte verdampfte Benzin wird dem Venturirohr 70 in der Auspuffanlage 222 durch die Leitung 68 zugeführt. Die dargestellte Abgasreinigingsanlage enthält weiterhin ein Überdruokventil 77, das zwischen die Leitung 63 und die Ansaugleitung 220 der Haschine 206 durch eine Überdruckleitung 76 geschaltet ist. Die Überdruckleitung 76 ist mit einem Kanister 78 ausgerüstet. Mit 69 ist ein Stromabsperrventil bezeichnet, das zu dem Zweck betätigt werden kann, den Strom des verdampften Fluids durch die Leitung 68, wenn gewünscht, abzusperren.

309830/0840

Der Rotationskolbenwankelmotor 206, der in der Pig. 15 dargestellt ist, ist von einem Typ, der mit verflüssigtem Petroleumgas arbeitet. Das verflüssigte Petroleumgas wird in einem LPG-Tank 228 gespeichert und dem Maschinenvergaser 218 durch einen Brenn- äboffilter 230, ein Stromabsperrventil 332 und einen Verdampfer 234 geliefert. Die für eine Rotationskolbenmaschine 206 dieses Typs geeignete Abgasreinigungsanlage ist ähnlich wie die in Pig. 12 dargestellte Anlage aufgebaut und enthält daher eine leitung 236, die von dem Verdampfer 234 ausgeht. Die leitung 236 ist durch eine Brennstoffversorgungspumpe 240 mit einer Stromsteuereinheit 238 verbunden. Die Stromsteuereinheit 238 ist an ihrer Ausgangss eite mit der Auspuffanlage 222 stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung 28 durch eine mit einem Ventil versehene leitung 242 verbunden. Die Steuereinheit 238 kann den Durchsatz des verdampften Brennstoffgases regeln, das der Auspuffanlage 222 vom Verdampfer 234 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Maschine 206 geliefert werden soll. Die Stromsteuereinheit 238 kann daher ähnlich wie das Stromregelventil aufgebaut sein, das einen Teil der Abgasreinigungsanlage von Pig. 9 oder 12 bildet. In diesem Palle wird die Steuereinheit 238 durch dne magnetische Einrichtung (nicht gezeigt) betrieben, die von einer Modulatoranordnung 244 durch eine elektrische leitung 246 betätigt wird. Die Modulatoranordnung 244 kann auf das Vakuum im Maschinenvergaser 218 über einen Vakuumdurchlaß 248 ansprechen.

Aus der obigen Beschreibung ist zu entnehmen, daß das erfindungsgetnäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage für die Minimali-SLerung oder sogar die Beseitigung toxischer Verbindung in den Kraftfahrzeugabgasen geeignet sind. Dabei weist die erfindungsgemäße Anlage einen einfachen Aufbau auf, der leicht in die Auspuffanlage eines Kraftfahrzeugmotors irgendeines Typs eingebaut werden kann. Es ist zu erwarten, daß das Verfahren und die Anlage

309830/0840

einen beträchtlichen Beitrag zur Lösung der in Zusammenhang mit der Luftverschmutzung durch Kraftfahrzeuge auftretenden Probleme liefern wird.

309830/08Λ0

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Reinigen der Abgase des Motors eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß dem Motor ein Brennst off-Iuftgemisch geliefert wird, das mit einem Brennstoff-Luftverhältnis im Bereich zwischen einem theoretischen Brennstoff-Luftverhältnis und einem Wert proportioniert ist, der beträchtlich höher als das theoretische Brennstoff-Luftverhältnis liegt, ein Reduktionsmittel den Abgasen des Motors zugemischt wird, das resultierende Gemisch aus Abgasen und Reduktionsmittel durch einen Reduktionskatalysator geleitet wird, um einen SauerstoffÜberschuß zu entfernen und die Stickstoffoxyde in den Abgasen zu reduzieren, Sekundärluft den resultierenden Abgasen, die die Reduktionskatalysatoreinrichtung verlassen, zugemischt wird, und das Gemisch aus Abgasen und Sekundärluft durch eine Oxydationskatalysatoreinrichtung geleitet wird, um das Kohlenmonoxyd und die Kohlenwasserstoffe in den Abgasen zu oxydieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brennstoff-Luftverhältnis gewählt wird, das ein Luftüberschußverhältnis im Bereich zwischen etwa 1,0 und 1,15 liefert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenwasserstoffe als Reduktionsmittel verwandt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenwasserstoffe in Form eines Benzins verwandt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4', dadurch gekennzoiohnet, daß Benzin in flüssigem Zustand verwandt wird.

309830/0840 säd original

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Benzin verdampft ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenwasserstoffe in Form von verflüssigtem Petroleumgas verwandt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel den Abgasen in einem Verhältnis zugemischt wird, das in einem Bereich liegt, der eine untere Grenze aufweist, die zur nahezu vollständigen Reduktion des Sauerstoffs und der Stickstoffoxyde in den Abgasen, die der Reduktionskatalysatoreinrichtung zugeleitet werden sollen, ausgewählt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel den Abgasen in einem Verhältnis zugeraischt wird, das in einem Bereich liegt, der eine obere Grenze aufweist, die zur nahezu vollständigen Vermeidung einer Erzeugung von Kohlenmonoxyd in den Reduktions- und Oxydationskatalysatoreinrichtungen ausgewählt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reduktionsmittel den Abgasen in einem prozentualen Anteil zugemischt wird, der in etwa proportional dem Durchsatz der Abgase durch die Reduktionskatalysatoreinrichtung ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kraftfahrzeugmotor mit Vergaser das Brennst off-Luftgemisch so proportioniert wird, daß es ein Luftüberschußverhältnis von etwa 1,1 aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kraftfahrzeugmotor mit Brennstoffeinspritzung dem Motor Luft in einer so gesteuerten Menge geliefert wird, daß sich

309830/08A0

ein nahezu konstantes Brennstoff-Luftverhältnis im Motor ergibt, wobei das Brennstoff-Luftverhältnis so gewählt ist, daß sich ein Luftüberschußverhältnis von etwa 1,0 ergibt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Rotationskolbenwankelmotor dem Motor ein Brennstoff-Luftgemisch geliefert wird, das so proportioniert ist, daß sich ein Luftüberschußverhältnis im Bereich zwischen 1,2 und 1,5 ergibt.

14. Abgasreinigungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei' einem Kraftfahrzeugmotor, der mit einem Brennstoff-Luftgemisch betrieben werden kann, das mit einem Brennst off -Luftverhältnis im Bereich zwischen einem theoretischen Brennstoff-Luftverhältnis und einem Wert proportioniert ist, der beträchtlich höher als das theoretische Brennstoff-Luftverhältnis liegt, gekennzeichnet durch Reduktions- und Oxydationskatalysatoreinrichtungen, die in die Auspuffanlage des Motors eingebaut sind, wobei die Oxydationskatalysatoreinrichtung hinter der Reduktionskatalysatoreinrichtung angeordnet ist, durch eine Reduktionsmittelversorgungseinrichtung, um ein Reduktionsmittel der Auspuffanlage stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung zu liefern, um einen SauerstoffÜberschuß zu entfernen und Stickstoffoxyde in den Abgasen zu reduzieren, die durch die Reduktionskatalysatoreinrichtung geleitet werden, und durch eine Sekundärluftversorgungseinrichtung, um Sekundärluft der Auspuffanlage zwischen der Reduktions- und der Oxydationskatalysatoreinrichtung zu liefern, um die Kohlennonoxyde und Kohlenwasserstoffe in der Auspuffanlage, die durch die Oxydationskatalysatoreinrichtung geleitet werden, zu oxydieren.

15· Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsmittel-^ er sorgung seinrichtung eine Brennstoffspeichereinrichtung, die den Brennstoff von einem Brennstofftank des Motors bekommt, und eine Brennstoffverdampfereinrichtung

0 9 8 3 0/0840 _{gAD offle},_i:AL

aufweist, um den von der Brennstoffspeichereinrichtung gelieferten Brennstoff zu verdampfen und den resultierenden, verdampften Brennstoff der Auspuffanlage stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung zuzuführen.

16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffverdampfereinrichtung eine Brennstoffverdampferkammer, die einen Einlaß, der mit der Brennstoffspeichereinrichtung in Verbindung steht, und einen Auslaß aufweist, der mit der Auspuffanlage stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung in Verbindung steht und eine Heizkammer umfaßt, die mit der Brennst offverdampferkammer in Kontakt steht und einen Einlaß und einen Auslaß aufweist, der mit der Auspuffanlage parallel zu einem Auslaß einer leitung in Verbindung steht, die vom Auslaß der Brennst offverdampferkammor ausgeht, um den flüssigen Brennstoff in der Brennstoffverdampf erkammer durch die Übertragung der Wärme von den heißen Abgasen, die durch die Heizkammer zirkulieren, auf die Brennstoffverdampferkammer zu erhitzen und zu verdampfen.

17. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffverdampfereinrichtung eine Leitung aufweist, die von der Auspuffanlage abgeht, um die heißen Abgase in den flüssigen Brennstoff in der Brennstoffspeichereinrichtung einzuleiten, um den Brennstoff durch seinen Dampfdruck zu verdampfen.

18. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Red uktionsaittelversorgungseinrichtung eine Leitung, die von dem Brennstofftank zu dem Motor ausgeht, und in die Auspuffanlage stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtun~ rundet, utn den Bronnstoff in Brennstofftank in die Auspuffanlage zu leiten, und ein Gtronsteucrventil aufweiot, das in diese Leitung zun Steuern der Strömungsmenge des Brennstoffes in die Auspuffanlage in Übereintimmung mit den

309830/0840

bad

Betriebsbedingungen der Maschine eingebaut ist.

19. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsmittelversorgungseinrichtung eine Quelle von verflüssigtem Petroleumgas, eine Terdampfereinrichtung zum Verdampfen des aus dieser Quelle stammenden verflüssigten Petroleumgases, eine Pumpeinrichtung zur Abgabe des resultierenden verdampften Petroleumgases an die Auspuffanlage stromaufwärts von der Reduktionskatalysatoreinrichtung und ein Stromsteuerventil aufweist, das zwischen die Pumpeinrichtung und die Auspuffanlage gesetzt ist, um die Strömungsmenge des verdampften Petroleumgases, das der Auspuffanlage zugeleitet werden soll, in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Motors zu steuern.

309830/0840

so

L e e r s e i t e