DE4415672A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verminderung der Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Abgase von Verbrennungsmotoren (Otto-Motoren) enthalten bedingt durch eine unvollständige Verbrennung, neben Kohlendioxid und Wasser zusätzliche Schadstoffe, wie Kohlenmonoxid, teilverbrannte und verbrauchte Kohlenwasserstoffe und Oxidations­ produkte des Stickstoffes.
Diese Schadstoffe können in der Atmosphäre mit den Photooxidationsprozeß beein­ flussen. Ihr Anteil muß gering gehalten werden.
Üblicherweise werden diese Schadstoffe zum überwiegenden Teil durch katalytische Nachverbrennung konvertiert. Dazu werden bekannte Ausführungen von Dreiwegekata­ lysatoren mit Platin und/oder Rhodium verwendet, die sowohl oxidierend als auch redu­ zierend wirken. Diese Katalysatoren werden durch eine Lambda-Sonde geregelt und sollen eine Verminderung der Schadstoffe um ca. 90% ermöglichen.
Diese Wirkung wird jedoch nur bei Arbeitstemperaturen des Katalysators ab 300°C und bei einem möglichst stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis (Lambda = 1) erreicht. Während des Anreicherns im Kaltstart, in der Warmlaufphase und bei Vollast ist die Lambda-Regelung und damit die katalytische Nachverbrennung nicht wirksam (vergl. Leyhausen: "Die Meisterprüfung im KFZ-Handwerk"- Teil 1, Vogel Buchverlag 1991).
Kattge und Seffler beschreiben deshalb in "Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge", Verlag Moderne Industrie 1990 - die zusätzliche Anwendung ungeregelter Startkatalysatoren.
Bekannt ist auch die Rückführung von 3,5-5% des Abgases. Damit kann zwar die Stickoxidemission vermindert werden, allerdings steigen dabei die Kohlenwasserstoff-Emissionen an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neben der Anwendung der bekannten Dreiweg­ katalysatoren, eine weitere Verminderung der Abgasemission zusätzlich zur katalytischen Nachverbrennung zu erreichen.
Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angege­ benen Verfahrensmerkmale unter Nutzung der im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruches 5 angegebenen Vorrichtung gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind den Merkmalen der Patentansprüche 2-4 und 6-8 zu entnehmen.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bewirkt folgende Vorteile. Es wird eine wesentliche Verminderung der Abgasemission auch beim Kaltstart eines Kraftfahrzeuges, in der Warmlaufphase und unter Vollastbetrieb erreicht.
Vor allem der Kohlenwasserstoff-Anteil kann gesenkt und der Stickoxid-Anteil weiter ver­ mindert werde. Zusätzlich bewirkt die Filterung eine weitgehende Bindung feiner Partikel. Die restlichen Abgase können dann ohne Bedenken erneut dem Verbrennungsvorgang zugeführt werden, da durch die Luftkühlung der Sauerstoffgehalt in den Abgasen erhöht wird.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Verweisung auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird im Kraftfahrzeug nach dem üblichen Katalysatoren angeordnet. Sie kann aber auch in älteren Kraftfahrzeugen ohne Katalysator eingesetzt werden.
Zunächst werden die Abgase durch ein Filtersystem 1 geleitet, das aus einem feinporigen Filterkörper aus nichtkorrodierenden Stahl besteht. Dafür können auch Keramikfilter oder andere geeignete Filtermaterialien ggf. in Verbindung mit einem Adsorber verwendet werden.
Danach erfolgt im Stickoxidumsetzer 2 die Konvertierung von Stickoxiden. Der Umsetzer besteht aus einem unterteiltem Behälter, der Ammoniakwasser und eine Aktivkohleschicht enthält.
Die Stickoxidumsetzung kann auch durch Eindüsung von Ozon aus einem Druckbehälter und nachfolgender Wäsche im Umsetzer erfolgen.
Durch Zwischenschaltung einer geeigneten Kompressionsvorrichtung erfolgt ein notwen­ diger Druckausgleich.
Nachfolgend werden die Abgase durch einen ersten Kondensator 4a geleitet, der mit dem Abscheider 5 verbunden ist. Im Kondensator 4a werden die Abgase durch Wasserkühlung schnell auf etwa 30°C abgekühlt. Dabei wird ein wesentlicher Teil des in den Abgasen enthaltenen Wassers abgeschieden und im Abscheider 5 gesammelt. Eine weitere Ab­ kühlung erfolgt durch die Leitung der Abgase durch einen zweiten Kondensator 4b bis auf 4°C unter Eindüsung gekühlter Luft.
Diese Abkühlung kann durch Verdunstungskühlung, aber auch durch Verwendung eines an sich bekannten Kältesatzes erfolgen. Die Kühlmedien in den Kondensatoren werden im Kreislauf gefahren.
Die entstehende Restfeuchte wird ebenfalls dem Abscheider 5 zugeführt. Der Abscheider ist so dimensioniert, daß er nach ca. 500-800 Fahrkilometer an einer Tankstelle oder ähnlichen Einrichtungen entsorgt wird. Durch die zweistufige schnelle Abkühlung der Abgase kann der HC-Anteil in den Abgasen, vor allem von aromatischen und alicyclischen Kohlenwasserstof­ fen wesentlich verringert werden.
Durch die Luftkühlung wird der Sauerstoffgehalt der Abgase auf ca. 15% erhöht und sie werden erneut dem Verbrennungsvorgang zugeführt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verminderung der Abgasemission von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase durch ein Filtersystem geführt, darin enthaltene Stickoxide umgesetzt, nach Druckausgleich in ein oder mehreren Stufen schnell abgekühlt und die restlichen Abgase erneut dem Verbrennungsvorgang zugeführt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrierung mechanisch und/oder physikalisch erfolgt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung der Stickoxide mit Ozon und nachfolgender Wäsche im wäßrigen Medium erfolgt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung der Stickoxide mit Ammoniak und nachfolgender Absorption an Aktivkohle erfolgt.
5. Vorrichtung zur Verminderung der Abgasemission von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Filtersystem (1), einem Stickoxid­ umsetzer (2), einer Ansaugvorrichtung (3) und Kondensatoren (4) mit Abscheider (5) besteht.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensa­ toren (4) mit Mitteln zur mechanischen Verdichtung des Kühlmediums ausge­ stattet sind.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren mit Mitteln zur thermischen Verdichtung des Kühlmediums ausgestattet sind.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium in den Kondensatoren im Kreislauf geführt wird.
DE4415672A 1994-05-04 1994-05-04 Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung der Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren Withdrawn DE4415672A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2753392A1 (fr) * 1996-09-18 1998-03-20 Bellini Jacques Procede et dispositif d'elimination des poussieres d'un flux gazeux et en particulier des particules submicroniques
DE19912330A1 (de) * 1999-03-19 2000-09-21 Bayerische Motoren Werke Ag Abgasanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Fahrzeuge

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WO1998011975A1 (fr) * 1996-09-18 1998-03-26 Jacques Bellini Procede d'elimination des poussieres d'un flux gazeux
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