DE4434458C1 - Einrichtung zur Reduzierung von Schadstoffen im Abgas einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Einrichtung zur Reduzierung von Schadstoffen im Abgas einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Es ist bekannt, das Abgas von Brennkraftmaschinen durch im Abgasstrom angeordnete
Adsorber zu reinigen, die bestimmte Schadstoffe durch Adsorption dem Abgasstrom
entziehen.
In einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine nach der DE 43 19 294 C1 sind in zwei
parallelen Abgasteilleitungen Adsorber zur Reduktion von Stickoxiden aus dem Abgas
angeordnet. Jede Abgasteilleitung wird, durch Steuerventile gesteuert, wechselweise vom
Abgas der Brennkraftmaschine durchströmt. Während in der vom Abgas durchströmten
Abgasteilleitung vom dort angeordneten Adsorber Stickoxide gespeichert werden, wird in
der parallelen Abgasteilleitung gleichzeitig der dort angeordnete Adsorber regeneriert. Zur
Regeneration wird der entsprechende Adsorber beheizt. Das Beheizen erfolgt durch
Durchspülen des Adsorbers mit heißer Luft oder heißem Abgas, wobei die Erhitzung der
Luft oder des Abgases beispielsweise mittels einer elektrischen Heizung erfolgt.
Zusammen mit dem Strom heißer Luft bzw. heißen Abgases werden die aus dem Adsorber
ausgetriebenen Stickoxide abgeleitet und über eine Rückführleitung in die Ansaugleitung
der Brennkraftmaschine zurückgeführt. Aufgrund der in den Brennräumen der
Brennkraftmaschine vorherrschenden Bedingungen reagieren die Stickoxide zu N₂ und
O₂. Wenn die Regeneration des Adsorbers beendet ist, wird das Steuerventil zur Steuerung
des Abgasstroms umgeschaltet und dadurch die Regeneration des anderen Adsorbers
eingeleitet, während der regenerierte Adsorber nun vom Abgas der Brennkraftmaschine
umspült wird.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, die
Speicherkapazität der Adsorber so gut wie möglich auszunutzen.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch
stromauf und stromab der Adsorber gelegene Steuerventile läßt sich ein Leitungsabschnitt
jeder Abgaszweigleitung im Bereich um den Adsorber gasdicht absperren. Das dort
enthaltene Gasvolumen wird abgepumpt, wobei ein Unterdruck in besagtem
Leitungsabschnitt entsteht. Durch diese Evakuierung des Leitungsabschnitts wird die
Regeneration effektiver, d. h. die Entladung des Adsorbers wird verbessert. Entsprechend
kann bei der Beladung die Speicherkapazität des Adsorbers besser genutzt werden. Als
Vorteil ergibt sich ein kleineres Bauvolumen der Adsorber. Von Vorteil ist auch, daß das
abgepumpte, heiße Gasvolumen, das die aus dem Adsorber ausgetriebenen Schadstoffe
enthält, klein ist. Dementsprechend ist auch die rückzuführende Gasmenge klein, und die
Erwärmung der den Brennräumen zugeführten Frischluft gering, so daß durch den
Wärmeeintrag bei der Rückführung keine spürbare Leistungsminderung auftritt. Die
Beladung des Adsorbers kann verbessert und damit die Speicherkapazität besser genutzt
werden, wenn nach Anspruch 2 ein Wärmetauscher zur Kühlung des in der
Beladungsphase befindlichen Adsorbers vorgesehen ist. Dabei ist es für einen
kontinuierlichen Betrieb des Wärmetauschers zweckmäßig, wenn nach Anspruch 3 der
Wärmetauscher in einem gemeinsamen Leitungsstück der Abgasleitung angeordnet ist, das
stromab in die Abgaszweigleitungen mit den Adsorbern verzweigt. Nach Anspruch 4 wird
der in der Regenerationsphase befindliche Adsorber durch das Abgas der
Brennkraftmaschine beheizt. Anspruch 5 enthält eine geeignete Ausbildung der
Abgasleitung zur Beheizung der Adsorber mit Abgas.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und wird im
folgenden näher beschrieben. Es zeigt die einzige Figur eine Abgasanlage mit zwei parallel
geschalteten Adsorbern.
Die in der Figur dargestellte Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine 1 wird gebildet von
der Abgasleitung 2, die sich in zwei Abgaszweigleitungen 4 und 4′ verzweigt. Im weiteren
Verlauf führen die dritte und vierte Abgaszweigleitung 4, 4′ wieder zusammen, um in eine gemeinsame
Abgasleitung 6 einzumünden, die einen Wärmetauscher 7 für die Abgaskühlung enthält.
Stromab vom Wärmetauscher 7 verzweigt sich die Abgasleitung 6 in die erste und zweite
Abgaszweigleitung 9 und 9′, die die Adsorber 10 und 10′ enthalten. Zur Steuerung des
Abgasstroms sind an den Verzweigungsstellen Steuerventile 3, 5 und 8 vorgesehen, die als
Klappenventile dargestellt sind. Die Steuerventile können zwei Positionen einnehmen, die
dargestellte Position und die in gestrichelten Linien dargestellte Position. Zur Betätigung
sind die Steuerventile mit einem geeigneten Antrieb verbunden, der jedoch nicht
dargestellt ist. Anstatt Klappenventilen ist natürlich jede andere geeignete Art an
Steuerventilen verwendbar, die es erlauben, den Abgasstrom durch wechselweises
Absperren einer von zwei Abgaszweigleitungen zu steuern. In der dargestellten Position
der Steuerventile 3, 5 und 8 strömt das von der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßene Abgas
über die gemeinsamen Abgasleitungen 2 und 6 und die Abgaszweigleitungen 4 und 9,
wobei die Strömungsrichtung durch Pfeile verdeutlicht ist. Nach Durchströmen des
Adsorbers 10, in dem die Schadstoffe aus dem Abgas durch Adsorption gebunden werden,
strömt das Abgas aus der Abgasleitung in die Umgebung aus, wobei ein Steuerventil 11,
ebenfalls als Klappe dargestellt, geöffnet ist. Im parallelen Zweig der Abgasleitung, in den
Abgaszweigleitungen 4′ und 9′, ist bei den dargestellten Positionen der Steuerventile die
Durchströmung mit Abgas unterbunden. Insbesondere ist durch das Steuerventil 8 und ein
auf dem Auslaß der zweiten Abgaszweigleitung 9′ sitzendes Steuerventil 11 der
dazwischengelegene Abschnitt der zweiten Abgaszweigleitung 9′ im wesentlichen gasdicht
abgeschlossen. Der in der zweiten Abgaszweigleitung 9′ befindfliche zweite Adsorber 10′ befindet sich in
der Regenerationsphase, d. h., die zuvor im zweiten Adsorber 10′ gespeicherten Schadstoffe
werden aus dem zweiten Adsorber 10′ ausgetrieben. Die ausgetriebenen Schadstoffe werden über
eine Zweigleitung 12′ der Rückführleitung 13 durch eine Pumpe 14 abgesaugt und in die
Ladeluftleitung der Brennkraftmaschine 1 zurückgeführt. Dabei befindet sich ein
Steuerventil 15 in der dargestellten Position.
Durch die Erzeugung eines Unterdrucks in der von den Steuerventilen 8 und 11′
abgesperrten zweiten Abgaszweigleitung 9′ bei gleichzeitiger Beheizung des zweiten Adsorbers 10′ ist die
Regeneration sehr effektiv. Die Steuerventile 8 und 11′ schließen dabei so dicht, daß durch
Evakuierung ein starker Unterdruck erzeugt werden kann. Die Beheizung des zweiten Adsorbers
10′ erfolgt, wie dargestellt, durch die in der dritten Abgaszweigleitung 4 strömenden Abgase
durch Wärmeleitung. Die Abgase umströmen zur Beheizung des zweiten Adsorbers 10′ den in der dritten
Abgaszweigleitung 4 liegenden Abschnitt der zweiten Abgaszweigleitung 9′ im Bereich des zweiten
Adsorbers 10′. Die Regenerationstemperatur im zweiten Adsorber 10′ beträgt dabei ca. 500°C.
Demgegenüber erfolgt die Beladung des in der ersten Abgaszweigleitung 9 befindlichen ersten
Adsorbers 10 bei einer tieferen Temperatur, nach Möglichkeit bei einer Temperatur von ca.
150°C. Diese Temperatur wird erzielt durch Abkühlen des Abgases im Wärmetauscher 7,
der mit dem Kühlsystem der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Die Beladung des ersten
Adsorbers 10 kann auch, allerdings weniger effektiv, ohne Verwendung eines
Wärmetauschers bei höheren Temperaturen erfolgen, die sich aufgrund von Wärmeabgabe
der Abgasleitung in die Umgebung ergeben. Die beste Beladungstemperatur ist nicht
zuletzt auch eine Frage der Werkstoffe, die für die Adsorber 10, 10′ verwendet werden.
Als Werkstoffe können zur selektiven Adsorption von Stickoxiden beispielsweise
Perowskite in Frage kommen.
Wenn der erste Adsorber 10 seine Speicherkapazität erreicht hat bzw. der zweite Adsorber 10′
regeneriert ist, werden die Steuerventile 3, 5, 8, 11 und 11′ umgeschaltet, um nun im
Wechsel den ersten Adsorber 10 zu regenerieren und den zweiten Adsorber 10′ zu beladen. Ebenso wird
das Steuerventil 15 umgeschaltet, um nun über die Zweigleitung 12 das zwischen den
Steuerventilen 8 und 11 eingeschlossene Gasvolumen in der ersten Abgaszweigleitung 9 durch
die Pumpe 14 abzusaugen. Zugleich wird der erste Adsorber 10 durch den in der vierten
Abgaszweigleitung 4′ strömenden Abgasstrom aufgeheizt, während dem zweiten Adsorber 10′
durch den Wärmetauscher 7 abgekühltes Abgas zugeführt wird, um eine
Anlagerungstemperatur von ca. 150°C zu erreichen. Die Umschaltung kann bei
Ausrüstung mit geeigneten Sensoren und einer geeigneten Regeleinrichtung automatisiert
erfolgen.
Anstelle eines gemeinsamen Wärmetauschers 7 in einem gemeinsamen Leitungsstück
könnten separate Wärmetauscher verwendet werden, die den Abgaszweigleitungen
zugeordnet sind.
Claims (5)
1. Einrichtung zur Reduzierung von Schadstoffen im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit
einer Abgasleitung, die in ihrem Verlauf in zwei parallele Abgaszweigleitungen aufgeteilt
ist, die entsprechend der Stellung von Steuerventilen wechselweise vom Abgasstrom der
Brennkraftmaschine durchströmt werden, wobei in einem Abschnitt der ersten bzw. zweiten
Abgaszweigleitung ein Adsorber zur Adsorption der Schadstoffe aus dem Abgasstrom
angeordnet ist, wobei in der jeweils durch die Steuerventile für den Abgasstrom gesperrten
Abgaszweigleitung die Regeneration des dort angeordneten Adsorbers erfolgt, wobei eine
Heizeinrichtung vorgesehen ist, mit der dem in der Regenerationsphase befindlichen
Adsorber Wärme zugeführt wird, wobei ferner die bei der Regeneration aus dem Adsorber
ausgetriebenen Schadstoffe über eine mit der entsprechenden Abgaszweigleitung
verbundene Rückführleitung abgesaugt und in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine
eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Regenerationsphase durch
stromauf und stromab des ersten bzw. zweiten Adsorbers (10, 10′) gelegene Steuerventile (8, 11 oder 8, 11′)
ein im Bereich um den ersten bzw. zweiten Adsorber (10, 10′) gelegener Abschnitt der ersten bzw. zweiten Abgaszweigleitung (9
oder 9′) gasdicht absperrbar ist, und daß in der Rückführleitung (13) eine Pumpe (14)
angeordnet ist, deren Saugseite zum Abpumpen des zwischen den Steuerventilen (8, 11
oder 8, 11′) in der ersten bzw. zweiten Abgaszweigleitung (9 oder 9′) eingeschlossenen Gasvolumens mit der ersten bzw.
zweiten Abgaszweigleitung (9 oder 9′) verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Adsorbern (10, 10′)
zuströmende Abgas in Wärmetauschern abgekühlt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgaskühlung ein in
einer gemeinsamen Abgasleitung (6) angeordneter Wärmetauscher (7) dient, und die Abgasleitung (6) stromab
in die durch ein Steuerventil (8) geregelte erste und zweite Abgaszweigleitung (9, 9′) verzweigt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung des
in der Regenerationsphase befindlichen ersten bzw. zweiten Adsorbers (10, 10′) durch den Abgasstrom der
Brennkraftmaschine (1) erfolgt.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abgaszweigleitung (9)
stromauf in eine dritte Abgaszweigleitung (4), und die zweite Abgaszweigleitung (9′) stromauf in eine vierte
Abgaszweigleitung (4′) übergeht, und daß die erste Abgaszweigleitung (9) zur Beheizung des ersten
Adsorbers (10) wenigstens zum Teil im Strömungsraum der vierten Abgaszweigleitung (4′)
verläuft, und daß die zweite Abgaszweigleitung (9′) zur Beheizung des zweiten Adsorbers (10′)
wenigstens zum Teil im Strömungsraum der dritten Abgaszweigleitung (4) verläuft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4434458A DE4434458C1 (de) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Einrichtung zur Reduzierung von Schadstoffen im Abgas einer Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4434458A DE4434458C1 (de) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Einrichtung zur Reduzierung von Schadstoffen im Abgas einer Brennkraftmaschine |
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Publication Number | Publication Date |
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DE4434458C1 true DE4434458C1 (de) | 1995-10-12 |
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ID=6529286
Family Applications (1)
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DE4434458A Expired - Fee Related DE4434458C1 (de) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Einrichtung zur Reduzierung von Schadstoffen im Abgas einer Brennkraftmaschine |
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Country | Link |
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DE (1) | DE4434458C1 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4319294C1 (de) * | 1993-06-10 | 1994-05-19 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine |
-
1994
- 1994-09-27 DE DE4434458A patent/DE4434458C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4319294C1 (de) * | 1993-06-10 | 1994-05-19 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine |
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