DE4424474C1 - Verfahren zur Reinigung von Katalysatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung, insbeson­ dere zur Entfernung eines Rußbelages von Katalysatoren, die mit einer aktiven katalytischen Beschichtung versehen und im Abgas­ weg einer als Antrieb eines Fahrzeuges dienenden Verbrennungs­ kraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, angeordnet sind.

Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit von mit katalytischem Mate­ rial beschichteten Abgasreinigungsvorrichtungen durch Ablage­ rungen von Abgasbestandteilen beeinträchtigt wird. Die für den Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen ver­ wendeten Kraftstoffe sind mit Zusätzen, beispielsweise mit Blei, aber auch mit Calcium und Phosphor versehen. Diese Stoffe setzen sich beim Betrieb auf den Katalysatorschichten ab und behindern deren Wirkung.

Es ist daher auch bekannt (DE 29 51 621 A1), mit katalytischem Material beschichtete Abgasreinigungsvorrichtungen dadurch von Zeit zu Zeit zu regenerieren, daß man die Katalysatoren mit Gasen mit Temperaturen beaufschlagt, die oberhalb der normalen Betriebstemperatur, vorzugsweise zwischen 850°C und 1000°C liegen. Dabei sind für die Durchströmung der Katalysatoren ver­ schiedene Gasarten, wie beispielsweise Stickstoff, Inertgase oder auch Luft vorgeschlagen worden.

Solche Reinigungsverfahren nehmen relativ viel Zeit in Anspruch und lassen sich bei den heute üblichen, sehr hohen Betriebstem­ peraturen von Katalysatoren auch kaum mehr wirtschaftlich durchführen. Vor allen Dingen läßt sich eine solche Regenera­ tion nicht im Fahrbetrieb ausführen.

Für andere Katalysator-Bauarten (DE-OS 17 76 170), die aus ei­ nem Drahtzylinder bestehen, der mit einem Schüttkörper aus ei­ nem Katalysatormaterial in der Form von Körnern in der Größen­ ordnung von ca. 30 Mikron gefüllt ist, ist es auch bekannt, Reaktionsprodukte auf der Oberfläche der Körner durch deren Bewegung zu vermeiden. Das wird dort durch Ultraschallerzeuger erreicht, die um den Drahtkorb herum angeordnet sind und bei Erregung über eine Wechselstromquelle eine heterogene Wellen­ struktur im Schüttkörper erzeugen können, die die Bewegung der Körner hervorruft. Für Katalysatoren, die eine aus Keramik oder aus Metall bestehende und mit Katalysatormaterial beschichtete Matrix aufweisen, wie sie im Kraftfahrzeugbau vorgesehen sind, ist eine solche Reinigung nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das schnell wirksam ist und keine besonderen Maßnahmen, etwa zum Ausbau des Kata­ lysators, notwendig macht.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfah­ ren zur Reinigung von Katalysatoren darin, daß innerhalb des Katalysators Druckschwankungen in der Schubphase der Verbren­ nungskraftmaschine durch schnelles Schließen und öffnen von sich auf der Saugseite und/oder auf der Auspuffseite der Ver­ brennungskraftmaschine befindlichen Klappen erzeugt werden.

In Weiterbildung der Erfindung können die Druckschwankungen mit einer Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz erfolgen. Es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß sich die Katalysatoren durch diese Maß­ nahmen gut reinigen lassen und anschließend eine deutliche Ver­ besserung in der Konversionsrate aufgewiesen haben. Insbeson­ dere der angelagerte Rußbelag bei Vorschaltung von Dieselmoto­ ren konnte gut entfernt werden.

Es ist zur Reinigung von Staubfiltern, die Filtertücher verwen­ den, zwar schon bekannt (DE-OS 25 35 294), die Druckverhältnis­ se ober- und unterhalb des Filtertuches durch das periodische öffnen und Schließen einer Klappe zu bewirken. Der dort erziel­ te Reinigungseffekt beruht aber auf der mechanischen Hin- und Herbewegung des Filtertuches aufgrund der dort erzeugten Diffe­ renzdrücke. Eine solche mechanische Bewegung kann aber bei mit Katalysatormaterial beschichteten Abgasreinigungsvorrichtungen, die aus Keramik oder aus Metall bestehen, nicht erreicht wer­ den. Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt die Katalysatorrei­ nigung in überraschender Weise.

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei­ spielsweise die für eine Motorbremse auf der Auspuffseite vor­ gesehene Drosselklappe zur Erzeugung der Druckschwankungen her­ angezogen werden. Es ist aber auch möglich und vorteilhaft, auf der Saugseite eine entsprechend betätigte Klappe vorzusehen, und schließlich ist es auch noch möglich, beide Klappen in ei­ ner gewissen Abstimmung zueinander zur Erzeugung der Druck­ schwankungen heranzuziehen, wobei in diesem Fall die Druckdif­ ferenz innerhalb des Katalysators erhöht werden kann.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles zur Durchführung des neuen Verfahrens in der Zeichnung schematisch ge­ zeigt und wird im folgenden erläutert.

Die einzige Figur zeigt in einem schematischen blockbildähnli­ chen Schaubild einen Vierzylinder-Dieselmotor (1), dessen ein­ zelne Zylinder (2) über Saugleitungen (3) mit einem gemeinsamen Ansaugstutzen (4) verbunden sind. In diesem Ansaugstutzen (4) ist eine Klappe (5) angeordnet, die über ein Steuergerät (6) geöffnet oder geschlossen werden kann.

Auf der Abgasseite gehen die Abgasleitungen (7) in den gemein­ samen Auspuff (8) über, in dem eine Abgasreinigungsvorrichtung in Form eines Abgaskatalysators (9) angeordnet ist. Auch auf der Auspuffseite kann eine Klappe (11) und ein dieser zugeord­ netes Steuergerät (10) vorgesehen sein. Klappen dieser Art sind als Motorbremsen für Dieselmotoren bekannt.

Zur Reinigung des Katalysators (9) wird nun im Schubbetrieb des Motors (1), d. h. also dann, wenn von diesem keine Leistung er­ forderlich ist und das Fahrzeug lediglich aufgrund seiner Träg­ heit weiterbewegt ist, über das Steuergerät (6) die Klappe (5) mit einer Frequenz zwischen 0,1 Hz und 10 Hz jeweils von ihrer Öffnungsstellung in eine geschlossene Stellung gebracht, so daß dadurch Druckschwankungen in den nachgeschalteten Leitungen und auch im Katalysator (9) entstehen, die ausreichen, um Rußabla­ gerungen oder auch sonstige Ablagerungen von der katalytischen Schicht zu lösen und mit der Abgasströmung auszuschieben. Mög­ lich ist es auch, die Motorbremsklappe (11), die natürlich auch hinter dem Katalysator (9) angeordnet sein kann, zum gleichen Zweck über ihr Steuergerät (10) zu betätigen, und zwar eben­ falls mit einer Frequenz zwischen 0,1 Hz bis 10 Hz, um auch auf diese Weise die Reinigung des Katalysators zu bewirken. Möglich ist schließlich aber auch noch, die Klappe (5) und die Klappe (11), insbesondere wenn sie hinter dem Katalysator (9) angeord­ net ist, gemeinsam und in Abstimmung zueinander jeweils in die Öffnungs- und Schließstellung zu bringen, um dadurch die er­ wünschten Druckschwankungen und die Reinigung des Katalysators zu bewirken.

Beim Dieselmotor strömt die angesaugte Luft in der Schubphase ungedrosselt durch den Katalysator (9). Es ist daher durch Schließen der Klappe (5) möglich, einen gewissen Unterdruck im Katalysator zu erzeugen. Durch das schnelle Schließen und öff­ nen dieser Klappe entsteht ein kurzzeitiger Anstieg des Unter­ drucks im Katalysator und es bildet sich durch das Abbremsen der sich in Bewegung befindlichen Gassäule ein Vakuum, das ein Ablösen der Rußpartikel von der katalytischen Oberfläche des Katalysators bewirkt. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Maß­ nahmen die gewünschte Reinigung der katalytischen Oberflächen erreicht wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Reinigung, insbesondere zur Entfernung eines Rußbelages von Katalysatoren, die mit einer aktiven katalyti­ schen Beschichtung versehen und im Abgasweg einer als Antrieb eines Fahrzeuges dienenden Verbrennungskraftmaschine, insbe­ sondere eines Dieselmotors, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Katalysators Druckschwankungen in der Schubpha­ se der Verbrennungskraftmaschine (1) durch schnelles Schlie­ ßen und Öffnen von sich auf der Saugseite und/oder auf der Auspuffseite der Verbrennungskraftmaschine befindlichen Klappen (5) bzw. (11) erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschwankungen mit einer Frequenz von 0,1 Hz bis 10 Hz erfolgen.