DE3111498A1

DE3111498A1 - Einrichtung zur zufuehrung einer zusatzluftmenge zur nachverbrennung

Info

Publication number: DE3111498A1
Application number: DE19813111498
Authority: DE
Inventors: Hans Ing.(grad.) 4044 Kaarst Büttner; Henning 4006 Erkrath Garcke; Klaus Dipl.-Ing. 4040 Neuss Miege; Günter 4054 Nettetal Van de Venne
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 1981-03-24
Filing date: 1981-03-24
Publication date: 1982-10-21

Description

Einrichtung zur Zuführung einer Zusatzluftmenge zur
Nachverbrennung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zuführung einer Zusatzluftmenge zur Nachverbrennung der Abgase von Brennkraftmaschinen in einem Katalysator, wobei die Luftzuführung stromab des Reduktionskatalysators erfolgt.
Bei einem 2-Bett-Katalysator wird zur Veränderung der Abgaszusammensetzung stromab des zur Reduktion der Stickoxyde (NOx) dienenden Reduktionskatalysators Sekundärluft zugegeben, um bei Luftüberschuß die Oxydation von Kohlenmonoxyd (CO) und Kohlenwasserstoff (HC) zu bewirken. Für diesen Zweck sind Einrichtungen, z.B.
aus der DE-PS 23 63 726 bekannt, bei denen mittels einer Sekundärluftpumpe stromab des Reduktionskatalysators und stromauf des Oxydationskatalysators Luft eingeblasen wird. Ferner ist es bekannt (FR-PS 14 33 428), dem Abgasstrom unmittelbar stromab der Zylinderauslaßventile Sekundärluft durch selbstansaugende Ventile zuzusetzen, die durch die Druckwellen im Abgas selbsttätig öffnen und schließen. Die Verwendung einer Sekundärluftpumpe ist bauaufwendig und dem Einsatz der selbstansaugenden Ventile, sogenannte SLS-Ventile, sind an der vorgesehenen Verwendungsstelle zwischen den beiden in einem Gehäuse angebrachten Katalysatoren dadurch Grenzen gesetzt, daß bei steigender Motordrehzahl der Durchsatz abnimmt und schließlich gegen Null geht.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß durch die erhöhung des Gesamtdruckniveaus im Auspuff mit steigender Drehzahl und Last trotz deutlicher Unterdruckphasen in der kritischen Frequenz die Bewegung der Ventilplättchen oder -zungen, bedingt durch ihre Massenträgheit, nicht dem Druckverlauf folgen kann. Dadurch fällt das Öffnungsintervall der SLS-Ventile nicht mehr in die Unterdruckphase. Eine Massenänderung der beweglichen Ventilteile verlagert lediglich die Lage der kritischen Frequenz, löst jedoch nicht das Problem.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung zu schaffen, die eine Luftzugabe bei einem 2-Bett-Katalysator mittels der bekannten SLS-Ventile zwischen den beiden Katalysatoren ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß die Luftzufuhr mittels mindestens eines selbstansaugenden Ventils erfolgt, das in einem Bereich des Abgassystems ausmündet, in dem das Gesamtdruckniveau des Abgasstromes niedriger liegt als stromauf des Reduktionskatalysators.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Katalysatoren in getrennten Gehäusen angeordnet sind, die mittels eines demgegenüber im Durchmesser kleineren Rohres in Verbindung stehen, in das die Luftzuführungsleitung des Ventils mündet. Durch die Querschnittsverengung erfolgt durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eine Absenkung des Gesamtdruckniveaus des Abgases.
In Ausgestaltung kann hierzu vorgesehen sein, daß in dem Rohr ein Venturi angeordnet ist, in das die Luftzuführungsleitung des Ventils mündet. In den weiteren Unteransprüchen sind zweckmäßige Anordnungen der Zuführungsleitungen bzw. Anordnungen des Austrittsquerschnitts der Zuführungsleitungen angegeben. Je nach dem erforderlichen Durch satz können ein oder mehrere Zuführungsleitungen vorgesehen sein. Diese weisen jeweils ein SLS-Ventil auf. Um Rückströmungen der Zusatsluftmenge zu verhindern, kann unmittelbar stromauf des Austritts der Luftzuführungsleitung im Abgasstrom ein Prallblech angeordnet sein. Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Katalysatoren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und durch einen querschnittsverengenden, die Ausmündung der Luftzuführungsleitung aufweisenden Zwischenflansch getrennt sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung angegeben und werden im folgenden schematisch beschrieben.
Es zeigen Figur 1 ein Katalysatorsystem mit getrennten Gehäusen, Figur 2 eine erste Ausführungsform einer Luftzuführungsstelle, Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer Luftzuführungsstelle und Figur 4 ein Katalysatorsystem mit einem Gehäuse.
Das Katalysatorsystem soll in der nicht dargestellten Auspuffanlage einer in einem Kraftfahrzeug befindlichen Brennkraftmaschine angeordnet sein. Die Strömungsrich tung des Abgases ist durch Pfeile angedeutet. Nach Figur 1 gelangt das Abgas in einem Rohr 1 zu einem Reduktionskatalysator 2, der in einem Gehäuse 3 angeordnet ist. Dort werden die im Abgas vorhandenen Stickoxyde reduziert. Stromab davon ist ein Rohr 4 angeordnet, das im Durchmesser wesentlich kleiner ist als das Gehäuse 3, so daß sich dort durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit ein Druckniveau einstellt, das niedriger liegt als stromauf des Reduktionskatalysators 2.
In das Rohr 4 münden Zuführungsleitungen 5, die jeweils mit einem selbstansaugenden Sekundärluftventil 6 versehen sind. In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind diese Zuführungsleitungen so angeordnet, daß sie unter einem Winkel in die Strömungsrichtung des Abgases ausmünden.
Der Austrittsquerschnitt 7 ist hierbei senkredt zur Strömungsrichtung des Abgases angeordnet, wodurch das Unterdrucksignal, das durch die Pulsation im Abgas hervorgerufen wird, noch verstärkt wird. Um zu verhindern, daß die zugeführte Zusatzluft zum Reduktionskatalysator 2 zurückströmen kann, können Prallbleche 8 unmittelbar stromauf der Ausmündung 7 im Abgasstrom vorgesehen sein.
Stromab'des Rohres 4 ist in einem Gehäuse 9 der Oxydationskatalysator 10 zur Oxydation von Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoff vorgesehen.
Zur Verstärkung des Unterdrucksignals kann gemäß den Figuren 2 und 3 in dem Rohr 4 ein Venturi 11 angeordnet sein, in den die Luftzuführungsleitungen ausmünden.
Hier sind die Austrittsquerschnitte 7 der Zuführungsleitung 5 einmal parallel zur Strömung des Abgases und einmal unter einem Winkel angeordnet. Auch hiermit läßt sich die Signalstärke beeinflussen. In der Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Katalysatoren 2 und 10 in einem gemeinsamen Gehäuse 12 angeordnet sind, wobei zwischen den Katalysatoren ein Flansch 13 vorgesehen ist, der eine Querschnittsverengung 14 aufweist, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und damit das Gesamtdruckniveau abgesenkt wird. In diese Querschnittsverengung 14 münden die Zuführungsleitungen der SLS-Ventile aus.
Mit der Erfindung wird durch eine einfache bauliche Maßnahme ermöglicht, daß von der Verwendung eines bauaufwendigen Sekundärluftgebläses abgesehen werden kann und der Einsatz von bewährten selbstansaugenden Ventilen möglich ist.
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Claims

Patentansprüche 1 Einrichtung zur Zuführung einer Zusatzluftmenge zur Nachverbrennung der Abgase von Brennkraftmaschinen in einem Katalysator, wobei die Luftzuführung stromab des Reduktionskatalysators erfolgt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Luftzufuhr mittels mindestens eines selbstansaugenden Ventils(6) erfolgt, das in einem Bereich des Abgassystems ausmündet, in dem das Gesamtdruckniveau des Abgasstromes niedriger liegt als stromauf des Reduktionskatalysators (2).
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoren (2,10) in getrennten Gehäusen (3,9) angeordnet sind, die mittels eines demgegenüber im Durchmesser kleineren Rohrer (4) in Verbindung stehen, in das die Luftzuführungsleitung (5) des Ventils (6) mündet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (4) ein Venturi angeordnet ist, in das die Luftzuführungsleitung (5) des Ventils (6) mündet.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt (7) der Lcitung(5) parallel zur Strömung des Abgases angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt (7) der Leitungen (5) senkrecht zur Strömung des Abgases angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt (7) der Leitung (5) unter einem Winkel in Strömungsrichtung des Abgases angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) in Strömungsrichtung des Abgases unter einem Winkel von 45 Grad in das Rohr (4) einmündet.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoren (2,10) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und durch einen querschnittsverengenden, die Ausmündung der Luftzuführungsleitung (5) aufweisenden Zwischenflansch (13) getrennt sind.
9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar stromauf des Austritts der Luftzuführungsleitung (5) im Abgasstrom ein Prallblech (8) angeordnet ist.
10. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Luftzufuhrngsleitungen (5) angeordnet sind, die jeweils ein selbstansaugendes Ventil (6) aufweisen.