DE3736844C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einer insbesondere katalytischen Abgas-Reinigungsvorrichtung.

Derartige Abgas-Reinigungsvorrichtungen benötigen zur erfolgreichen Konvertierung schädlicher Abgasbestandteile eine gewisse Betriebstemperatur, welche stets unterhalb eines oberen Grenzwertes liegen sollte, da sich bei Überschreiten dieses Grenzwertes der Konvertierungsgrad eines Abgaskatalysators aufgrund thermischer Alterung verschlechtert. Bei Auftreten von extrem hohen Temperaturspitzen können sogar Anschmelzungen des im Abgaskatalysator angeordneten Monolithen auftreten.

Aus der DE-Zeitschrift "Technische Mitteilungen", August 1965, S. 451 bis 453 ist ein Verfahren zur Beeinflussung und insbesondere zur Absenkung der Temperatur von Abgasen im Eintrittsbereich einer in einer Abgasanlage vorgesehenen Industrie-Abgasreinigungsvorrichtung bekannt. Dabei wird ein stromab des Abgaskatalysators entnommener Abgas-Teilstrom stromauf des Katalysators wieder in die Abgasanlage eingeleitet. Dieser aufgrund des bereits vorangegangenen Durchtritts durch den Abgaskatalysator abgekühlte Abgas-Teilstrom reduziert somit die Temperatur des dem Katalysator neu zugeführten gesamten Abgasstromes.

Bei der aus der oben genannten Zeitschrift bekannten Abgasanlage handelt es sich um eine Industrie-Abgasanlage mit stationären Strömungsverhältnissen, so daß aufgrund der Druckverluste im Katalysator zur Rückführung des Abgas-Teilstromes ein sog. Umluftventilator erforderlich ist. Diese Abgasanlage ist somit äußerst aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Brennkraftmaschine eine einfache Abgasanlage aufzuzeigen, an der das oben beschriebene Prinzip zur Beeinflussung der Temperatur von Abgasen im Eintrittsbereich auf einfache Weise genutzt werden kann.

Erfindungsgemäß ist ebenfalls eine stromab der Reinigungsvorrichtung abzweigende, sowie stromauf der Reinigungsvorrichtung mündende Rückführleitung vorgesehen. In dieser Rückführleitung befindet sich ein die Rückführleitung in Richtung der Abzweigung sperrendes Rückschlagventil. Jenes Rückschlagventil hindert die Abgase daran, die Abgasanlage bereits stromauf der Abgas-Reinigungsvorrichtung zu verlassen. Von der Abzweigung zur Mündung hingegen wird das Abgas in der Rückführleitung durch den in der Abgasanlage nahe der Brennkraftmaschine periodisch auftretenden Unterdruck gefördert. Durch die von der periodischen Gaswechsel-Steuerung hervorgerufenen, in der Abgasanlage (insbesondere in den Abgas- Krümmern nahe der Brennkraftmaschine) auftretenden Druckschwingungen wird bei Unterdruck der Weg für den stromab der Abgas-Reinigungsvorrichtung entnommenen Teilstrom freigegeben. Unterstützend wirkt hierbei der stromab der Abgasreinigungsvorrichtung herrschende und durch einen Schalldämpfer hervorgerufene Überdruck (Abgasgegendruck).

Vorteilhafterweise eignet sich das mit einer erfindungsgemäßen Abgasanlage realisierbare Verfahren zur Beeinflussung der Abgas-Eintrittstemperaturen insbesondere für Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen mit Abgaskatalysatoren. Da der stromab des Abgaskatalysators entnommene Abgas-Teilstrom keinen freien Sauerstoff enthält, kann nach Einleitung des Teilstromes in die Abgasanlage bei eventuell im Abgasstrom vorhandenen unverbrannten Kohlenwasserstoffen nämlich keine den Katalysator schädigende Nachverbrennung stattfinden. Befindet sich in der Abgasanlage eine Sauerstoffsonde, mit Hilfe derer die Brennkraftmaschine zur optimalen Konvertierung des Abgases im Abgaskatalysator mit stöchiometrischem Gemisch betrieben wird, so wird deren Meßergebnis durch den zu Kühlzwecken zurückgeführten Abgas-Teilstrom ebenfalls nicht beeinflußt, da dieser Teilstrom, wenn er stromab des Abgaskatalysators entnommen wird, keinen freien Sauerstoff enthalten kann. Vorteilhafterweise kann der Teilstrom dem Abgas somit bereits stromauf der Sauerstoffsonde beigemengt werden, so daß auch die Sonde niedrigeren Abgastemperaturen ausgesetzt ist.

Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß wegen der zweimaligen Durchströmung zumindest eines Abgasteilstromes durch den Abgaskatalysator eine tendenzielle Verringerung der nach dem Katalysator noch meßbaren Abgasemissionen feststellbar ist.

Zwar ist aus der DE 28 15 456 A1 ebenfalls die Verwendung rückschlagventilartiger Luftansaugventile im Zusammenhang mit einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bekannt, jedoch wird dabei über diese Ventile der Abgasanlage ein Frischluftstrom zugeführt.

Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen beschreiben die Ansprüche 2 und 3.

So ist es möglich, in Abhängigkeit von der beispielsweise mittels eines Temperaturfühlers stromauf der Abgas-Reinigungsvorrichtung ermittelten Abgastemperatur die für die erforderliche Abgaskühlung benötigte Teilstrommenge zu ermitteln und mit Hilfe eines Drosselorganes exakt diese Teilstrommenge bereitzustellen. Zur Förderung dieses Abgasteilstromes kann dabei der zur Verfügung stehende Unterdruck maximal genutzt werden, wenn die Rückführleitung in die Abgas-Krümmer der Brennkraftmaschine mündet.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines nur prinzipiell dargestellten, bevorzugten Ausführungs­ beispieles näher beschrieben.

An eine Brennkraftmaschine 1 ist eine in ihrer Gesamt­ heit mit 2 bezeichnete Abgasanlage angeflanscht. Diese setzt sich zusammen aus zwei Krümmern 3a, 3b, einem sich daran anschließenden Abgasrohr 4, in welchem ein Sauer­ stoffühler 5 angeordnet ist, und welches in die Abgas- Reinigungsvorrichtung (Katalysator) 6 mündet. An diese schließt sich über eine Rohrverbindung ein Nachschall­ dämpfer 7 an.

Erfindungsgemäß zweigen von der Abgasanlage 2 zwischen dem Katalysator 6 sowie dem Nachschalldämpfer 7 zwei Rückführleitungen 8a, 8b ab, welche in die Krümmer 3a, 3b münden. In den Rückführleitungen 8a, 8b sind Rück­ schlagventile 9a, 9b sowie Magnetventile 10a, 10b angeordnet. Die Rückschlagventile 9 verhindern dabei, daß Abgas über die Rückführleitungen 8 entgegen der Pfeilrichtung 11 direkt von den Krümmern 3 zum Nach­ schalldämpfer 7 gelangen kann.

Sind die Magnetventile 10 offen, so wird aufgrund des in den Krümmern 3 periodisch auftretenden Unterdruckes unter Zuhilfenahme des vor dem Nachschalldämpfer 7 vorhandenen geringen Abgasgegendruckes (Überdruck) ein Teilstrom von Abgas, welches den Katalysator 6 bereits passiert hatte, über die Rückführleitungen 8 in Pfeil­ richtung 11 in die Krümmer 3 eingeleitet. Jener Teil­ strom kühlt sich dabei insbesondere in den Rückführlei­ tungen 8 so weit ab, daß der von der Brennkraftmaschine 1 abgegebene Abgasstrom durch Beimischung dieses Teilstro­ mes mit seiner Temperatur auf ein für den Katalysator 6 verträgliches Niveau abgesenkt wird. Durch entsprechende Ansteuerung der Magnetventile 10 kann dabei der über die Rückführleitungen 8 geführte Teilstrom mengenmäßig derart gesteuert werden, daß das Temperaturniveau nach Zusammenführung in den Krümmern 3 bzw. im Abgasrohr 4 einen gewünschten Wert erreicht. Ermittelt werden kann dieses Temperaturniveau beispielsweise durch einen nicht gezeigten Temperaturfühler, welcher über eine ebenfalls nicht gezeigte Steuereinheit auf die Magnetventile 10 eingreift.

Da der nach dem Katalysator 6 entnommene Abgasteilstrom keinen freien Sauerstoff enthält, wird durch die Bei­ mengung jenes Teilstromes in den Krümmern 3 die Regelung des der Brennkraftmaschine zugeführten stöchiometrischen Gemisches durch den Sauerstoffühler 5 nicht weiter beeinflußt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt lediglich eine mögliche Abgasanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Beeinflussung der Temperatur von Abgasen dar; Abwandlungen hiervon sind ohne weiteres denkbar. Wesentlich ist der allgemeine Erfindungsgedanke, wonach ein der Abgasanlage stromab der Abgas-Reinigungsvorrichtung entnommener Abgas-Teil­ strom stromauf der Abgas-Reinigungsvorrichtung in die Abgasanlage eingeleitet wird, um das Temperaturniveau der dort befindlichen Abgase zu beeinflussen, insbeson­ dere herabzusetzen.

Claims (3)

1. Abgasanlage einer Brennkraftmaschine mit einer insbesondere katalytischen Abgas-Reinigungsvorrichtung (6), mit einer stromab der Reinigungsvorrichtung abzweigenden sowie stromauf der Reinigungsvorrichtung mündenden Rückführleitung (8a, b) sowie mit einem die Rückführleitung in Richtung der Abzweigung sperrenden Rückschlagventil (9a, b).

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in der Rückführleitung (8a, b) vorgesehenes, die Durchflußmenge in Abhängigkeit von der Abgastemperatur im Eintrittsbereich der Abgas-Reinigungsvorrichtung (6) steuerndes Drosselorgan (Magnetventil 10a, b).

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (8a, b) in die Abgas-Krümmer (3a, 3b) mündet.