DE4208609C2 - Verfahren zur Reduzierung der Zeitdauer bis zum Erreichen der Betriebstemperatur einer im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung der Zeitdauer bis zum Erreichen der Betriebstemperatur einer im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der DE-OS 22 19 371 bekannten Verfahren ist vorgesehen, in einem mit der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine verbundenen Brenner Kraftstoff zu verbrennen, wodurch ein stromab dieser Brennereinmündung in der Abgasleitung vorgesehener Katalysator seine Betriebstemperatur schneller erreichen kann. Bei solchen mit Kraftstoff betriebenen Brennersystemen entstehen, insbesondere während des Brennerstarts, vermehrt Schadstoffe (vorwiegend Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid). Die Schadstoffemission ist damit während des Brennerbetriebes, also während der Vorwärmphase des Katalysators relativ hoch. Da die Brenner mit einem relativ hohen Luftüberschuß betrieben werden müssen, ist eine separate Luftversorgung z. B. in Form eines zusätzlichen Gebläses erforderlich, dessen Antrieb eine zusätzliche Leistung erfordert. Darüber hinaus ist die Anordnung einer zur Regelung des Gemisches der Brennkraftmaschine vorgesehenen Abgassonde (Lambda-Sonde) auf den Bereich stromauf der Einmündung des Brenners in die Abgasleitung beschränkt, denn nur in diesem Bereich ist das Meßsignal der Sonde, welches die Zusammensetzung des von der Brennkraftmaschine ausgeschobenen Abgases angeben soll, nicht durch die zusätzlichen Abgase aus dem mit Kraftstoff betriebenen Brenner verfälscht.

Aus dem DE-GM 91 01 743 ist ein Verfahren bekannt, mit welchem die Zeitdauer zwischen dem Start einer Brennkraftmaschine und dem Zeitpunkt, ab welchem ein in der Abgasleitung angeordneter Katalysator seine Anspringtemperatur erreicht hat, verkürzt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine mittels eines durch einen Brennstoff betriebenen Kaltstartbrenners, der Abgasstrom vor dem Eintritt in den Katalysator vorgewärmt wird. Als Kraftstoff können hierzu Stoff wie z. B. Benzin, Gas, Petroleum etc. verwendet werden. Das Verfahren kann eingesetzt werden sowohl bei gemischverdichtenden als auch bei Dieselbrennkraftmaschinen. Da jedoch bei gemischverdichtender Brennkraftmaschine in keinem Lastbereich mit einem nennenswerten Luftüberschuß gefahren wird, muß der für die Umsetzung des jeweiligen Brennstoffes erforderliche Sauerstoff separat zugeführt werden. Dasselbe gilt für einen Dieselmotor, wenn er im höheren Lastbereich, also mit einem nahezu stöchiometrischen Kraftstoff/Luftverhältnis betrieben wird. Wie dieser für die Verbrennung erforderliche Sauerstoff in ausreichendem Maße zugeführt werden kann, hierzu sagt das DE-GM 91 01 743 nichts aus.

Aus der US-PS 3 657 892 ist ein Verfahren zur Anhebung der Abgastemperatur einer Dieselbrennkraftmaschine bekannt, bei welchem ein Teil des Abgases über ein Kohlenstoffelement geleitet werden kann, welches bewirkt, daß das im Abgas dampfförmig vorhandene Wasser mit dem Kohlenstoff zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt wird. Diese beiden Reaktionsprodukte werden dann wieder in den Abgashauptstrom zurückgeführt und in einem nachfolgenden Katalysator zu Wasser und zu unerwünschtem Kohlendioxid oxydiert. Der hierfür erforderliche Sauerstoff ist im Abgas des Dieselmotors vorhanden, zumindest in niederen und mittleren Lastbereichen, in welchen mit einem hohen Luftüberschuß gefahren wird. In hohen Lastbereichen jedoch ist der zur Umsetzung der Reaktionsprodukte Wasserstoff und Kohlenmonoxid erforderliche Sauerstoff im Abgas nicht mehr vorhanden, so daß in diesen Lastbereichen eine nennenswerte Anhebung der Abgastemperatur nicht erzielt werden kann. Dasselbe gilt für eine gemischverdichtende Brennkraftmaschine und hier sogar nicht nur für den hohen Last-, sondern für den gesamten Lastbereich, da bei dieser Brennkraftmaschinenart über den gesamten Lastbereich mit einem nahezu stöchiometrischen Kraftstoff/Luftverhältnis gefahren wird. Das Verfahren ist somit für die Anhebung der Abgastemperatur bei einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine denkbar ungeeignet. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß mit Beginn einer Kaltstartphase der Wasserstoff und das Kohlenmonoxid erst gebildet werden müssen, so daß eine Vorwärmung des Katalysators nur relativ langsam erfolgen kann. Auch eine Vorwärmung der Abgasanlage noch vor dem Start der Brennkraftmaschine ist mit diesem Verfahren nicht möglich.

Aus "Elektrochemie, 2. Aufl., Vogelverlag, Seite 21" ist allgemein bekannt, daß Wasser mit Hilfe der Elektrolyse in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden kann. Ein Hinweis im Hinblick auf eine Verkürzung der Zeitdauer bis zum Erreichen der Betriebstemperatur einer im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgasreinigungsvorrichtung ist in dieser Literaturstelle nicht angedeutet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art aufzuzeigen, mit welchem sowohl bei einer Dieselbrennkraftmaschine als auch bei einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine eine maximale Reduzierung der Zeitdauer bis zum Erreichen der Betriebstemperatur der Abgasreinigungsanlage ohne eine nennenswerte Erhöhung der Schadstoffemission erreichbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruchs gelöst.

Die zusätzliche Erwärmung des Abgases während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine durch das Verbrennen von Wasserstoff mit Sauerstoff hat den Vorteil, daß als Reaktionsprodukt lediglich Wasserdampf entsteht, so daß eine Erhöhung des Schadstoffaus­ stoßes während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine durch das zusätzliche Aufheizen des Abgases zur Reduzierung der Zeitdauer bis zum Erreichen der Betriebstemperatur der Abgasreinigungsanlage nicht gegeben ist. Darüber hinaus ist der Einbau einer Lambda-Sonde nicht auf den Bereich stromauf desjenigen Bereiches, in welchem die zusätzliche Aufheizung des Abgases erfolgt, beschränkt, sie kann auch stromab dieses Bereiches angeordnet sein, denn der bei der Umsetzung des Wasserstoffes entstehende Wasserdampf hat keinen nennenswerten Einfluß auf das Meßsignal der Lambdasonde.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß aufgrund dessen, daß das Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird, immer eine ausreichende Menge an Sauerstoff vorhanden ist, um den Wasserstoff im Bedarfsfalle wieder verbrennen zu können. Das Verfahren eignet sich somit auch für eine gemischtverdichtenden Brennkraftmaschine, welche im wesentlichen mit einem stöchiometrischen Kraftstoff/Luft-Verhältnis gefahren wird, bei welcher also im Abgas - wenn überhaupt - nur verschwindend geringe Mengen an Restsauerstoff vorhanden sind. Dasselbe gilt für die hohen Lastbereiche einer luftverdichtenden Einspritzbrennkraftmaschine, in welchen ebenfalls mit einem - Wert nahe 1 gefahren wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich auf einfache Weise gerade immer diejenige Menge an Wasserstoff erzeugen, welche für einen Warmlaufzyklus oder auch für wenige Zyklen mehr erforderlich ist. Eine separate Vorratshaltung dieses Energieträgers in größeren Mengen ist damit nicht erforderlich. Dabei hat das erfindungsgemäße Auffangen der durch die Elektrolyse erzeugten Gase Wasserstoff und Sauerstoff in einem Zwischenspeicher den Vorteil, daß zu jedem Zeitpunkt, also auch schon beim Start der Brennkraftmaschine, immer eine Mindestmenge an Wasserstoff zur Verfügung steht, welcher mit dem ebenfalls zwischengespeicherten Sauerstoff umgesetzt werden kann. Ebenso ist durch diese Mindestvorratshaltung die Möglichkeit geschaffen, den Abgastrakt bzw. die darin angeordnete Abgasreinigungsvorrichtng bei Bedarf schon kurze Zeit vor dem Start der Brennkraftmaschine vorzuwärmen und dies ohne jegliche Schadstoffemission. Wird die Brennkraftmaschine schließlich gestartet, finden die austretenden Abgase z. B. einen schon vorgewärmten Katalysator vor, wodurch die Zeitdauer bis zum Erreichen von dessen Anspringtemperatur und damit die Schadstofffemission der Brennkraftmaschine weiter reduziert werden kann.

Das für die Elektrolyse erforderliche Wasser kann in einem Zusatztank mitgeführt werden, welcher zweckmäßigerweise so dimensioniert ist, daß dieser ungefähr in den gleichen Zeitintervallen zu befüllen ist wie der Kraftstofftank. Ein separates Befüllen eines Zusatztanks kann entfallen, wenn, wie mit Anspruch 2 vorgeschlagen, das zur Elektrolyse erforderliche Wasser permanent aus dem Abgas der Brennkraftmaschine abgeschieden wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Im einzelnen zeigt in Form von Prinzipdarstellungen

Fig. 1 eine erste Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist mit 1 eine ein Fahrzeug antreibende gemischverdichtende Brennkraftmaschine bezeichnet, in deren Abgasleitung 2 ein Katalysator 3 zur Reinigung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe angeordnet ist. Stromauf des Katalysa­ tors 3 ist an die Abgasleitung 2 ein Brenner 4 angeschlossen, in welchen eine von einem Zündsteuergerät 5 ansteuerbare Zünd­ kerze 6 und ein Temperatursensor 7 angeordnet ist. In diesen Brenner 4 münden ferner zwei Förderleitungen 8 und 9, von denen im Bereich der Einmündung in den Brenner 4 die eine 9 von der anderen 8 konzentrisch umgeben ist. Die beiden Förderleitungen 8 und 9 sind von einer Elektrolysevorrichtung 10 abgezweigt, welche zwei miteinander verbundene Kammern 11 und 12 aufweist, die teilweise mit Wasser befüllt sind. Die Förderleitungen 8 und 9 sind dabei in einem Bereich oberhalb des jeweiligen Was­ serspiegels 13 bzw. 14 der jeweiligen Kammer 11 bzw. 12 abge­ zweigt. In jeder der beiden Kammern 11 und 12 ist unterhalb des Wasserspiegels 13 bzw. 14 je eine Elektrode 15 bzw. 16 ange­ ordnet, wobei die Elektrode 15 der Kammer 11 über die Leitung 17 mit dem Pluspol 18 und die Elektrode 16 der Kammer 12 über die Leitung 19 mit dem Minuspol 20 einer Gleichspannungsquelle verbunden werden kann. Als Spannungsquelle ist die Fahrzeug­ batterie vorgesehen, welche während des Betriebes der Brenn­ kraftmaschine 1 über einen von der Brennkraftmaschine 1 ange­ triebenen Generator 21 aufladbar ist. Im Verlauf der beiden Leitungen 17 und 19 ist je ein elektrischer Schalter 22 bzw. 23 angeordnet. Da beide Schalter 22 und 23 über ein Gestänge 24 miteinander gekoppelt sind, können diese synchron zueinander betätigt werden. Die Schalter 22 und 23 sind dabei derart ge­ koppelt, daß sie entweder beide in Öffnungsstellung oder beide in Schließstellung sich befinden. Betätigt werden die beiden Schalter 22 und 23 über ein Relais 25, welches über die Steu­ erleitung 26 von einer elektronischen Steuereinheit 27 ansteu­ erbar ist. Im Bereich 28 der Verbindung der beiden Kammern 11 und 12 ist an die Elektrolysevorrichtung 10 eine Verbindungs­ leitung 29 angeschlossen, welche von einem Zusatztank 30 abge­ zweigt ist, der wiederum als Vorratsbehälter für das zur Elek­ trolyse benötigte Wasser dient. In der Verbindungsleitung 29 sind ferner ein Rückschlagventil 31 und eine Dosierpumpe 32 angeordnet, wobei letztere über die Steuerleitung 33 von der elektronischen Steuereinheit 27 ansteuerbar ist. In dem Was­ serzusatztank 30 ist ferner ein Wärmetauscher 34 angeordnet, welcher vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine 1 durchströmt wird.

Von jeder der beiden Förderleitungen 8 bzw. 9 ist je eine weitere Leitung 35 bzw. 36 abgezweigt, von denen jede mit einem Gasspeicher 37 bzw. 38 verbunden ist. Darüber hinaus ist von der Förderleitung 8 ferner eine weitere Leitung 39 abgezweigt, welche mit einer den Druck in den beiden Gasspeichern 37 und 38 konstant haltenden Druckregelvorrichtung 40 verbunden ist. Diese Druckregelvorrichtung 40 ist über die Steuerleitung 41 von der elektronischen Steuereinheit 27 ansteuerbar.

Im Verlauf der beiden Förderleitungen 8 und 9 sind darüber hinaus zwei deren Strömungsquerschnitte steuernde Ventile 42 und 43 angeordnet, welche miteinander gekoppelt sind und zwar derart, daß beide Ventile 42 und 43 entweder in Öffnungsstel­ lung oder aber in Schließstellung sich befinden. Betätigt wird diese aus den beiden Ventilen 42 und 43 bestehende Ventilein­ richtung 44 über einen Stellmotor 45, der wiederum von der elektronischen Steuereinheit 27 über die Steuerleitung 46 an­ steuerbar ist.

Unmittelbar stromab des Katalysators 3 ist in der Abgasleitung 2 ein Temperatursensor 47 angeordnet, durch welchen der elek­ tronischen Steuereinheit 27 über die Meßwertleitung 48 ein der aktuellen Abgastemperatur entsprechendes Signal übermittelt wird. Die Abgastemperatur an dieser Stelle stellt auch ein Maß für die momentane Temperatur des Katalysators 3 dar.

Über den Sensor 49 und die Meßwertleitung 50 wird der elektro­ nischen Steuereinheit 27 ein dem aktuellen Füllstand in der Kammer 11 entsprechendes Signal und über den Sensor 51 und die Meßwertleitung 52 ein dem aktuellen Füllstand in dem Zusatztank 30 entsprechendes Signal übermittelt.

Sind nun die beiden elektrischen Schalter 22 und 23 geschlos­ sen, so wird durch den nun fließenden Strom das Wasser in den beiden Kammern in seine Bestandteile Wasserstoff H₂ und Sauer­ stoff O₂ zerlegt. Dabei wird an der positiven Elektrode 15 der Sauerstoff O₂ und an der negativen Elektrode 16 der Wasserstoff H₂ abgeschieden. So lange die beiden Förderleitungen 8 und 9 durch die Ventileinrichtung 44 noch verschlossen ist, so lange werden die an den beiden Elektroden 15 und 16 aufsteigenden Gase in in den beiden Gasspeichern 37 und 38 (H₂ im Speicher 38 und O₂ im Speicher 37) aufgefangen. Die Wassermenge, welche durch die Elektrolyse zerlegt wird, wird durch die Dosierpumpe 32 den beiden Kammern 11 und 12 wieder zugeführt. Dabei steigt der Druck in den beiden Gasspeichern 37 und 38 natürlich an, wobei der Gasdruck ein Maß für die gespeicherte Gasmenge ist. Die Speicherung der Gase geschieht bis zu einem vorgegebenen Druckgrenzwert, also bis zu einer vorgegebene Gasmenge. Ist dieser Grenzwert erreicht, werden die beiden elektrischen Schalter 22 und 23 geöffnet, so daß der Elektrolyseprozeß un­ terbrochen ist. Mit der Druckregelvorrichtung 40 wird verhin­ dert, daß der vorgegebene Druckgrenzwert überschritten werden kann. Gleichzeitig wird durch das in der Verbindungsleitung 29 angeordnete Rückschlagventil 31 bewirkt, daß der Druck in den Gasspeichern 37 und 38 gehalten werden - auch bei nicht för­ dernder Pumpe 32 - und nicht infolge von in den Zusatztank 30 zurückströmendem Wasser abfallen kann.

Wird nun über den Sensor 47 eine Abgastemperatur signalisiert, welche unterhalb eines der Betriebstemperatur des Katalysators 3 entsprechenden Grenzwertes liegt, d. h. wird also erkannt, daß die Brennkraftmaschine 1 sich innerhalb der Warmlaufphase be­ findet, so wird über die Steuereinheit 27 bzw. den Stellmotor 45 die Ventileinrichtung 44 geöffnet und die Zündkerze 6 über das Zündsteuergerät 5 für eine vorgegebene Zeitspanne akti­ viert. Dies hat zur Folge, daß am Eintritt in den Brenner 4 die beiden Gase Wasserstoff H₂ und Sauerstoff O₂ miteinander ver­ mischt werden und dieses Gemisch durch die Zündkerze 6 gezündet wird. Der Wasserstoff H₂ und der Sauerstoff O₂ reagieren nun zu Wasser H₂O (Wasserdampf) unter Abgabe von Wärmeenergie, durch welche der Abgasstrom zusätzlich erwärmt wird, so daß die Zeitdauer bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Kataly­ sators 3, also bis zum Erreichen des vorgegebenen Temperatur­ grenzwertes stromab des Katalysators 3 verkürzt werden kann. Um ein Erlöschen der Flamme im Brenner 4 zu erkennen, wird über den Sensor 7 fortlaufend die Temperatur innerhalb des Brenners 4 an die elektronische Steuereinheit 27 übermittelt, und sollte diese unterhalb desjenigen Wertes liegen, welcher ein Erlöschen der Flamme anzeigt, so wird erneut die Zündkerze 6 über das Zündsteuergerät 5 für eine vorgegebene Zeitspanne aktiviert. Da nun während der Aufheizphase infolge der permanenten Gasent­ nahme aus den beiden Gasspeichern 37 und 38 der Druck in letz­ teren kontinuierlich absinkt, werden unterhalb eines zweiten Druckgrenzwertes die beiden elektrischen Schalter 22 und 23 wieder geschlossen, so daß der Elektrolyseprozeß wieder akti­ viert wird.

Die beiden Gasspeicher sowie die beiden Druckgrenzwerte können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch so ausgelegt sein, daß die gespeicherte Gasmenge nicht nur für einen Warmlaufzy­ klus, sondern für mehrere Warmlaufzyklen ausreicht, bevor durch Schließen der beiden Schalter 22 und 23 die Elektrolyse wieder aktiviert wird.

Um ein Eintreten von Wasser in die beiden Gasspeicher 37 und 38, insbesondere bei geöffneter Ventileinrichtung 44 aus­ schließen zu können, ist in der Kammer 11 eine Wasserstands­ überwachung vorgesehen. Hierzu wird über den Sensor 49 perma­ nent der Wasserstand in dieser Kammer 11 an die elektronische Steuereinheit 27 übermittelt, welche in Abhängigkeit dieses Signals die Dosierpumpe 32 so ansteuert, daß ein Maximalpegel nicht überschritten werden kann. Da während der Elektrolyse die beiden Gase H₂ und O₂ in einem Verhältnis von 2:1 entstehen und die beiden Kammern 11 und 12 miteinander verbunden sind, ist der Wasserpegel 14 in der Kammer 12 immer niederer als der Wasserpegel 13 in der Kammer 11. Aus diesem Grund ist zur Was­ serstandsüberwachung auch nur der eine Sensor 49 in der Kammer 11 vorgesehen.

Signalisiert der Sensor 47, daß der Katalysator 3 seine Be­ triebstemperatur erreicht hat, so wird durch den Stellmotor 45 die Ventileinrichtung 44 wieder geschlossen, d. h. über die beiden Förderleitungen 8 und 9 können nun keine Gase mehr in den Brenner 4 gelangen.

Der Füllstand im Zusatztank 30 wird über den Sensor 51 ermit­ telt und dem Fahrer über eine entsprechendes Display angezeigt. Der Zusatztank 30 ist dabei so dimensioniert, daß bei einem durchschnittlichen Einsatzprofil des Fahrzeuges der Kraft­ stofftank und der Zusatztank 30 ungefähr zum gleichen Zeitpunkt entleert sind.

Durch den vom Kühlwasser durchströmten Wärmetauscher 34 im Zu­ satztank 30 wird eine Wirkungsgradverbesserung beim Elektroly­ seprozeß erreicht. Das Wasser kann für den Elektrolyseprozeß natürlich auch elektrisch oder über die im Abgas stromab des Katalysators noch vorhandene Wärme beheizt werden.

Zusatztank 30, Verbindungsleitung 29 und Elektrolysevorrichtung 10 sind frostsicher ausgeführt.

Da das Gesamtsystem vorwiegend mit passiven Komponenten arbei­ tet, unterliegt es auch nur einem geringen Verschleiß, so daß der zu Wartung dieses Systems erforderliche Aufwand gering ist.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Diese Vorrichtung unterscheidet sich zu der gemäß Fig. 1 nur dadurch, daß die für die Elektrolyse erforderliche Wassermenge nicht durch manuelles Betanken eines separaten Zu­ satztanks 30 (s. Fig. 1) bereitgestellt werden muß, sondern diese erforderliche Wassermenge wird hier aus dem Abgas der Brennkraftmaschine abgeschieden und in einem separaten Zusatz­ tank 30′ gesammelt. In der Fig. 2 ist der Übersichtlichkeit wegen nur der Teil des Gesamtsystems dargestellt, über welchen das Wasser aus dem Abgas der Brennkraftmaschine 1 abgeschieden wird. Hierzu ist in der Abgasleitung 2′ stromab des Katalysa­ tors ein aus der Abgasleitung 2′ herausragendes passives Wär­ meleitelement 53 (Heat Pipe) eingesetzt, welches an seinem in­ nerhalb der Abgasleitung 2′ angeordneten Ende und an seinem aus der Abgasleitung 2′ herausragenden Ende mit je einer Wärmeaus­ tauschfläche 54 bzw. 55 versehen ist. Die Wärmeaustauschflächen 54 und 55 sind in Form von großflächigen Rippen 56 bzw. 57 ausgebildet. Dabei ist die außerhalb der Abgasleitung 2′ ange­ ordnete Wärmeaustauschfläche 55 so positioniert, daß sie vom Fahrtwind (Pfeil 58) umströmt wird. Ein Teil der Wärme im Abgas wird nun über die innerhalb der Abgasleitung 2′ angeordnete Wärmeaustauschfläche 54 auf das Übertragungsteil 59 des Wärme­ leitelementes 53 übertragen. (Die Strömungsrichtung der Abgase ist durch die Pfeile 60 dargestellt). Dadurch daß die dem Fahrtwind ausgesetzte Wärmeaustauschfläche 55 im Vergleich zu der innerhalb der Abgasleitung 2′ liegenden Wärmeaustauschflä­ che 54 eine geringere Temperatur besitzt, fließt ein Wärmestrom von der Wärmeaustauschfläche 54 über das Übertragungsteil 59 hin zu der Wärmeaustauschfläche 55, wodurch dem Abgas im Be­ reich der Wärmeaustauschfläche 54 Wärme entzogen wird. Infolge dieser Abkühlung des Wärmeleitelementes 53 im Bereich der Wär­ meaustauschfläche 54 kommt es nun zur Kondensation des im Abgas vorhandenen Wasserdampfes an dieser Wärmeaustauschfläche 54. Die Menge an Wasser, welche pro Zeiteinheit abgeschieden werden kann, hängt dabei ab von der Differenz zwischen der Abgasstrom- und der Umgebungstemperatur sowie von der Fahrzeuggeschwindig­ keit. Das an der Wärmeaustauschfläche 54 bzw. an den Rippen 56 kondensierte Wasser tropft nun von dem unteren Ende des Wärme­ leitelementes 53 ab in eine an der Unterseite der Abgasleitung 2′ vorgesehene Auffangschale 61, welche an ihrer tiefsten Stelle mit einer Ablaufbohrung 62 versehen ist, an welche eine Verbindungsleitung 63 angeschlossen ist, die in den Zusatztank 30′ einmündet. Von diesem Zusatztank 30′ ist wiederum die Ver­ bindungsleitung 29′ zu der in dieser Zeichnung nicht mehr sichtbaren Elektrolysevorrichtung abgezweigt, wobei auch in dieser Verbindungsleitung 29′ sowohl eine von der elektro­ nischen Steuereinheit ansteuerbare Dosierpumpe 32′ als auch stromab dieser Pumpe 32′ zur Druckhaltung bei abgestellter Do­ sierpumpe 32′ ein Rückschlagventil 31′.

Der Vorteil der Verwendung derartiger passiver Wärmeleitele­ mente besteht darin, daß für deren Betrieb keine Hilfsenergie benötigt wird. Selbstverständlich kann das Abgas auch über ein Kälteaggregat wie z. B. über eine Klimaanlage gekühlt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht beschränkt auf den Einsatz bei einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine mit einem Katalysator. Es ist ebenso denkbar, das Verfahren auch bei einem Dieselmotor mit einem in der Abgasleitung angeord­ neten Rußfilter und/oder Katalysator einzusetzen. Bei Diesel­ motoren ist es auch möglich, den Wasserstoff mit dem im Abgas­ strom noch vorhandenen Sauerstoff zu verbrennen. Dies ist mög­ lich, da der Dieselmotor insbesondere im Teillastbereich mit einem hohen Luftüberschuß betrieben wird (Lambda »1), so daß im Abgas noch Luftsauerstoff vorhanden ist, um mit Wasserstoff unter Abgabe von Wärme zu Wasser zu reagieren.

Claims (7)

1. Verfahren zur Reduzierung der Zeitdauer bis zum Erreichen der Betriebstemperatur einer im Abgassystem einer Brennkraft­ maschine angeordneten Abgasreinigungsvorrichtung, bei welchem während dieser Zeitdauer stromauf der Abgasreinigungsvorrich­ tung die Temperatur des Abgases durch Verbrennen eines gasför­ migen Energieträgers zusätzlich erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Energieträger Wasserstoff verwendet wird, welcher durch Elektrolyse von Wasser erzeugt wird und daß die bei der Elektrolyse entstehenden Gase zwischengespeichert werden, wobei der Druck in dem Zwischenspeicher durch entsprechendes Deaktivieren und Aktivieren des Elektrolysevorganges auf einen einer bestimmten Gasvorratsmenge entsprechenden Wert geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser aus dem Abgas der Brennkraftmaschine (1) abge­ schieden wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 mit einem stromauf der Abgasreinigungsanlage in das Abgassystem einmündenden Brenner zur Umsetzung des Energieträgers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrolysevorrichtung (10) vorgesehen ist, welche zwei miteinander verbundene, mit Wasser teilweise befüllte Kammern (11, 12) aufweist, wobei jeweils unterhalb des Wasser­ spiegels (13, 14) in einer Kammer (11) die positive Elektrode (15) und in der anderen Kammer (12) die negative Elektrode (16) einer Gleichspannungsquelle angeordnet ist und daß von jeder der beiden Kammern (11 bzw. 12) im Bereich oberhalb des Was­ serspiegels (13 bzw. 14) je eine Förderleitung (8 bzw. 9) ab­ gezweigt ist, welche in den Brenner (4) einmündet, daß von jeder der beiden Förderleitungen (8, 9) je eine mit einem separaten Gasspeicher (37, 38) verbundene Leitung (35, 36) abgezweigt ist, daß wenigstens eine den Druck in den beiden Gasspeichern (37, 38) konstant haltende Druckregelvorrichtung (40) vorgesehen ist und daß die Elektrolysevorrichtung (10) im Bereich (28) der Verbindung der beiden Kammern (11, 12) über eine Verbindungsleitung (29, 29′) mit einem Zusatztank (30, 30′) verbunden ist, wobei in der Verbindungsleitung (29, 29′) eine Dosierpumpe (32, 32′) und ein den Druck in den Gasspeichern (37, 38) haltendes Rückschlagventil (31, 31′) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zusatztank (30) eine Heizeinrichtung (34) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Füll­ standshöhen in jeder der beiden Kammern (11, 12) auf je einen vorgegebenen Wert geregelt werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuereinheit (27) vorgesehen ist, welcher ein der aktuellen Temperatur der Abgasreinigungsvor­ richtung (3) entsprechendes Signal zugeführt wird und welche in Abhängigkeit dieses Signals eine den Querschnitt der beiden Förderleitungen (8, 9) steuernde Ventileinrichtung (44) derart steuert, daß diese sich unterhalb eines vorgegebenen Grenz­ wertes für die Temperatur der Abgasreinigungsvorrichtung (3) in Öffnungsstellung befindet und ansonsten geschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (4) eine Zündeinrichtung (6) angeordnet ist, welche durch die elektronische Steuereinheit (27) dann für eine vorgegebene Zeitspanne aktiviert ist, wenn die Ventilein­ richtung (44) sich in Öffnungsstellung befindet und wenn gleichzeitig ein in der Brennkammer (4) angeordneter weiterer Temperatursensor (7) signalisiert, daß die Temperatur in der Brennkammer (4) unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.