DE3142481A1 - Verfahren zum schutz von katalysatoren im abgasstrom von ottomotoren vor vergiftung durch abgelagerte schadstoffpartikel - Google Patents
Verfahren zum schutz von katalysatoren im abgasstrom von ottomotoren vor vergiftung durch abgelagerte schadstoffpartikelInfo
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Description
Daitnler-3eriz Aktien^ci. ellschaft Pairs 13 9
26.IO.1981
"Verfahren zum Schutz von Katalysatoren im Abgasstrom von Ottomotoren vor Vergiftung durch abgelagerte Schadstoffpartikel"
Zur Reduzierung des Gehalts schädlicher Bestandteile im
Abgas von Ottomotoren ist es bekannt, den Abgasstrom einer katalytischen Nachverbrennung an Abgaskatalysatoren
zu unterwerfen oder die Zusammensetzung des dem Motor zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches mittels im
Abgasstrom angebrachter Meßfühler, sogenannter λ -Sonden,
zu regeln, die ebenfalls über eine katalytisch= aktive Zone verfugen und auf den Gehalt an Sauerstoff und unverbrannten
Kohlenwasserstoffen reagieren.
Bei der Verwendung bleihaltiger Kraftstoffe werden diese Katalysatoren jedoch durch die im Abgas befindlichen
Schadstoffpartikel, insbesondere Blei-, aber auch Schwefel-
oder Rußpartikel innerhalb kurzer Zeit inaktiviert.
Die Entwicklung bleiresistenter Katalysatoren oder die Abscheidung der Bleipartikel aus dem Abgasstrom mittels
Filtern hat noch nicht zu dem gewünschten Erfolg-'geführt.
Auch bei an sich sehr guten Filtern werden bei hohen Abgasgeschwindigkeiten und starker Filterbeladung bereits
abgeschiedene Partikel wieder von der Filteroberfläche
-if-
pa im 13 9^7/4
abgerissen, die dann den Katalysator schädigen.
Die Aufgabe der. vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zu finden, mit dem die im Abgasstrom
befindlichen Katalysatoren vor der Vergiftung durch Schadstoffpartikel geschützt werden können.
Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen beschriebene Verfahren gelöst.
Durch die gleichsinnige elektrostatische Aufladung von Katalysatoroberfläche und Schadstoffpartikeln werden
die Schadstoffpartikel von der Katalysatoroberfläche abgestoßen
und können sich daher nicht mehr auf ihr ablagern.
Die Aufladung der Schadstoffpartikel erfolgt im elektrostatischen
Feld einer Ladungsstrecke vor dem Katalysator mittels einer Hochspannungsquelle analog der Aufladung
von Partikeln für die elektrostatische Partikelabscheidung mit Gleichstrom, wie sie z.3. in Perry, Chemical
Engineers Handbook, Hc Graw-Hill 1973, Seiten 20-·103 bis
20 - 115 eingehend beschrieben ist. Oie Erzeugung des ionisierenden elektrischen Feldes erfolgt vorteilhaft
zwischen einer konzentrisch im Auspuffrohr angebrachten
Drahtelektrode und dem als Gegenelektrode wirkenden Auspuffrohr. Die Drahtelektrode kann auch zur Erhöhung der
Wirksamkeit mit Borsten, Stacheln und dergleichen versehen
sein. Bei größeren Auspuffrohrdurchmessern können auch mehrere Drahtelektroden zur Anwendung kommen. Die
an die Drahtelektrode angelegte Hochspannung beträgt
j .::. f " .!.UO 1 3H2481
j "JBT" Palm 13 9^7/4
etwa 10 bis kO kV. Unterhalb 10 kV ist die Wirkung zu
gering, oberhalb kO kV nimmt die Gefahr von Funkenbildung
stark zu. Die Entladungsstrecke soll so lang sein, daß alle Partikel weitgehend aufgeladen werden, ohne daß
• jedoch eine nennenswerte Ablagerung von Partikeln an
10 der als Gegenelektrode dienenden Auspuffrohrwand stattfindet.
Die Länge der Ladungsstrecke richtet sich nach der Gasgeschwindigkeit, dem angelegten Potential, dem
Auspuffrohrdurchmesser und der Partikelbeweglichkeit der Schadstoffpartikel und kann unter Anwendung der bekannten
Formeln (z.B. Perry, loc. cit.) errechnet werden.
! Unmittelbar hinter der Ladungsstrecke wird der Kataly-
sator angeordnet, an den dieselbe Spannung wie an die Drahtelektrode angelegt wird. Der Katalysator muß dabei
■ von dem als Gegenelektrode wirkenden Auspuffrohr isoliert
;) sein. Der Katalysator kann mit einer getrennten Spannungs-
"\ zuführung versehen sein, besonders einfach ist es jedoch,
si die Draht elektrode mit dem Katalysator zu verbinden. Da-
] 25 mit der Aufbau eines elektrischen Feldes auf der Katalysatoroberfläche
stattfinden kann, muß der Katalysator in dünner Schicht auf einem elektrisch leitenden Träger,
z.B. einem Stahlnetz oder insbesondere einem wabenförtaigen
Stahlgerüst angebracht sein, oder er muß selbst eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzen, was
gegebenfalls auch durch Beifügung elektrisch leitender Stoffe, wie Edelmetall, Kupfer, Aluminium etc.
zur Katalysatormasse bewirkt werden kann»
Nachdem die geladenen Schadstoff partikel, die nicht nur
3H2481
Palm 13 9**7/4
blei-, sondern auch schwefelhaltig sein können oder aus
Ruß bestehen können, an dem Katalysator, der gleichsinnig aufgeladen ist, vorbeigeflogen sind, werden sie
im weiteren Verlauf des Auspuffstranges elektrostatisch
niedergeschlagen. Durch die Rüttelbewegungen während des
Fahrens werden die niedergeschlagenen Teilchen allmählich •wieder von der Wand des Auspuffrohres abgerüttelt und
gelangen mit dem Abgasstrom ins Freie, so daß eine Ver-.
stopfung der Auspuffanlage ausgeschlossen ist.
Da die elektrostatische Auf la .!ung von Partikeln temperaturabhängig
ist, wird die Aufladungsstrecke zweckmäßigerweise
an einer Stelle im Auspuffstrang angeordnet, an der die Temperatur der Abgase 800°C nicht übersteigt und
die Abgase auch noch heiß genug sind, um an dem Abgaskatalysator
oder an der A -Sonde zu reagieren. Vorzugsweise werden die Partikel negativ aufgeladen, da sich bei
negativer Aufladung höhere Potentiale erreichen lassen. Eine dabei etwa auftretende Ozonbildung hat einen zusätzlichen
positiven Einfluß auf den Geruch und die Zusatnmensetzung
der Abgase. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann erreicht werden, daß sich praktisch keine Schadstoffpartikel
mehr auf der Katalysatoroberfläche niederschlagen und das Leben der Katalysatoren beträchtlich
verlängert wird.
Durch ein Auspuffrohr von 9. cm Innendurchmesser wurde
ein 45Q°C heißer Abgasstrom aus einem Verbrennungs-
Daim 13
motor geleitet, in dem Ottokraftstoff mit einem Bleigehalt von 0,15 g/l verbraucht wurde. Der Abgasstrom hatte
ein Volumen von 150 m /h, was einer Fahrgeschwindigkeit
für einen Mittelklasse-PKW von etwa 100 km/h entsprach. In dem Auspuffrohr war ein aus einem 70 cm langen zum Auspuffrohr
zentrisch gespannter Draht mit einem Durchmesser von 0,2 cm angebracht. An den Draht wurde eine Gleichspannung
von -13 kV angelegt, das Auspuffrohr hatte das Potential
OV. Die Ladungsstrecke hatte eine Länge von 6θ cm. Unmittelbar hinter der Ladungsstrecke war der Abgaskatalysator
bestehend aus einer katalytisch aktiven Schicht auf einem wabenförmigen Stahlgerüst angebracht. Der Katalysator
war von der Auspuffrohrwand elektrisch isoliert und mit dem spannungsführenden Draht elektrisch leitend
verbunden.
Während ohne Anlegen einer Spannung der Katalysator nach ca. 10 Stunden inaktiv wurde, zeigte sich bei eingeschalteter
Spannung noch nach" 30 Stunden, wonach das Experiment
aus Zeitgründen abgebrochen wurde, kein Abfall der Wirksamkeit.
Claims (3)
- Dai KiI er-Benz Aktiengesellschaft Dajm 13Stuttgart EPT Dr.Am-pfa26.IO.1981Patentansprüche
10Iy Verfahren zum Schutz von Katalysatoren im Abgasstrom von Ottomotoren vor Vergiftung durch abgelagerte Schadstoffpartikel,dadurch gekennzeichnet , daß Schadstoffpartikel und die Katalysatoroberfläche mit einer hochgespannten Gleichspannung gleichsinnig elektrostatisch aufgeladen werden, wobei die Aufladung der Schadstoffpartikel in Ströraungsrichtung der Abgase gesehen vor der Katalysatoroberfläche vorgenommen wird. - 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Schadstoffpartikel und die Katalysatoroberfläche mit einer Spannung von etwa 10 000 bis 40 000 V aufgeladen werden. - 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Schadstoffpartikel und die Katalysatoroberfläche negativ aufgeladen werden.— 3 —
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Legal Events
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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| 8330 | Complete renunciation |