EP1020620B1 - Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1020620B1 EP99124898A EP99124898A EP1020620B1 EP 1020620 B1 EP1020620 B1 EP 1020620B1 EP 99124898 A EP99124898 A EP 99124898A EP 99124898 A EP99124898 A EP 99124898A EP 1020620 B1 EP1020620 B1 EP 1020620B1
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    • F01N2240/38—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an ozone (O3) generator, e.g. for adding ozone after generation of ozone from air

Definitions

  • the invention relates to a device for cleaning the exhaust gas Internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • Internal combustion engine is preferably a gasoline engine, in particular around a diesel engine.
  • the exhaust gases from an internal combustion engine contain pollutants, in particular C02, HC, NOx and SOx, with mainly carbon-containing particles such as soot particles accumulate in the exhaust gas, which is due to incomplete combustion, especially of diesel internal combustion engines, arise.
  • US-A-5806305 shows an internal combustion engine with an exhaust gas treatment unit, wherein ozone is added to the exhaust gas before the treatment.
  • the supplied ozone will generated by means of an ozone generator, for example by irradiating air with Frequency suitable for UV light.
  • Gasoline engines or Diesel engines are considered, the exhaust gas treatment unit being replaced by a catalytic converter including a three-way catalyst.
  • JP-A-57030524 shows the improvement in regeneration of an exhaust gas flowed through the particulate filter by adding ozone to the exhaust gas, whereby the Burning of the carbon particles collected in the filter is improved.
  • the addition of ozone takes place when the filter has reached a predetermined filling level.
  • EP-A-0341832 describes the treatment of the exhaust gases of a diesel internal combustion engine with a CRT (continuous regeneration trap) system that is highly efficient at low temperatures.
  • the invention has for its object the effectiveness reducing the pollutants to further improve the device.
  • the ozone generator is equipped with an oxygen ion conductor provided so that the oxygen concentration in the ozone generator increases becomes what improves the efficiency of the device.
  • Ozone generators of different designs can be used and function can be used, which is characterized by performance, a safe function and distinguish an advantageous arrangement and a small design and in simply on or in an agas line or on or in an in the exhaust line Have the opening supply line integrated.
  • the ozone generator can e.g. by a UV lamp, by a microwave generator or an electric one Spark discharge path are formed.
  • the exhaust system is in the form of an exhaust line 2 an internal combustion engine 3 arranged.
  • exhaust gas from the Internal combustion engine 3 ejected, the exhaust pipe 2 in the flow direction 4th flows through.
  • a catalytic converter 5, in particular a in the exhaust gas line 2 Oxidation catalyst, and / or a gas mixer 6 arranged, if both Parts 5, 6 are provided, the gas mixer 6 can be arranged upstream of the catalyst 5 can that the exhaust gas first the gas mixer 6 and then the catalyst 5th flows through.
  • the catalyst 5 and the gas mixer 6 are of conventional construction and each arranged in a housing 5a between pipe sections 2a, 2b, which form the exhaust pipe 2 in front of and behind the housing 5a.
  • the catalyst 5 and the Gas mixers 6 form an exhaust gas treatment unit 6a.
  • An ozone generator 7 is provided which continuously or intermittently applies ozone emits the exhaust gas and that in a flow direction 4 before Catalyst 5 and / or gas mixer 6 located delivery point 8, in particular has a distance b from the treatment unit 6a.
  • the ozone generator 7 is from the exhaust gas line 2 spaced and thus arranged outside of this, by a Feed line 9 is connected to the exhaust line 2.
  • the ozone generator 7 forms the ozone from fresh air or oxygen supplied.
  • the ozone generator 7 can be assigned to a pump, not shown in FIG. 1, which pumps the ozone if necessary with the supply air 11 to the exhaust pipe 2.
  • the ozone generator 7 can have a display device 12 which has the function or indicates the amount of ozone supplied.
  • FIGS. 2 to 4 show possible embodiments of the Ozone generator.
  • the Oxygen concentration uses an oxygen ion conductor 14 on the outside 14a is supplied with fresh air or exhaust gas by means of a pipe 15.
  • the Oxygen ion conductor 14 is the oxygen of the fresh air or the exhaust gas via the Inside 14 b of the ion conductor 14 transported into a chamber 16 so that it there too a high oxygen concentration.
  • a potential is applied to the ion conductor 14 by means of electrical leads 17a, 17b placed, which causes the oxygen transport.
  • the chamber 16 is through a Housing 18 formed.
  • a gas pump 19 in one Gas passage 21 arranged, by means of which the ozone in the functional mode Chamber 16 is pumped into the feed line 9 or into the exhaust system 1.
  • the oxygen ion conductor 14 can be an ZrO2 or act on another oxygen ion conductor with pump voltage.
  • FIG. 2 to 4 each show a special embodiment for a Ozone generator 7, the ozone generator 7 according to FIG. 2 by an infrared lamp 7a, 3 by a microwave generator 7b and FIG. 4 by a electrical spark discharge path 7c is formed.
  • the exhaust gas flows from left to right in FIG. 1 through the exhaust pipe 2.
  • the ozone reaches into the exhaust gas stream into which it is distributed and mixed, e.g. automatically due to the Flow and the flow path b between the point 8 and the catalyst 5.
  • the invention is based on the finding that the addition of ozone to the exhaust gas Promotes oxidation of pollutants.
  • the oxidation performance of the ozone is directed according to the ratio in which it is added to the exhaust gas. With the exhaust gas The ozone thus preferably reaches the gas mixer 6 and / or Catalyst 5, whereby the oxidation can take place.
  • the generation or supply of ozone can be carried out continuously or be carried out discontinuously.
  • the latter can be done by a not shown Control device, in particular by the existing electronic control device, by switching on and off, e.g. by switching on and off each of the circuit of the UV lamp 7a, the ion conductor 14, the Microwave generator 7b and / or the spark discharge path 7c:

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer solchen Brennkraftmaschine handelt es sich vorzugsweise um einen Ottomotor, insbesondere um einen Dieselmotor.
Die Abgase einer Brennkraftmaschine enthalten Schadstoffe, insbesondere C02, HC, NOx und SOx, wobei auch hauptsächlich Kohlenstoff enthaltende Partikel wie Rußpartikel im Abgas anfallen, die bei unvollständiger Verbrennung, insbesondere von DieselBrennkraftmaschinen, entstehen.
Um den Ausstoß von Schadstoffen aus der Abgasleitung zu verringern, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Abgasnachbehandlung in der Abgasleitung durchzuführen, wobei Sekundärluft in die Abgasleitung eingeführt wird, die eine zusätzliche Oxidation der Schadstoffe in der Abgasleitung bewirkt.
US-A-5806305 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasbehandlungseinheit, wobei Ozon dem Abgas vor der Behandlung zugeführt wird. Das zugeführte- Ozon wird mittels eines Ozongenerators erzeugt, beispielsweise durch Bestrahlung von Luft mit UV-licht geeigneter Frequenz. Als Brennkraftmaschinen kommen Ottomotoren bzw. Dieselmotoren in Betracht, wobei die Abgasbehandlungseinheit durch einen Katalysator einschließlich eines Drei-Wege-Katalysators gebildet wird.
JP-A-57030524 zeigt die Verbesserung der Regeneration eines von einem Abgas durchströmten Partikelfilters durch die Zugabe von Ozon an das Abgas, wodurch der Abbrand der im Filter gesammelten Kohlenstoffpartikel verbessert wird. Die Ozonzugabe erfolgt dann, wenn der Filter einen vorbestimmten Füllungsgrad erreicht hat.
EP-A-0341832 beschreibt die Behandlung der Abgase einer Dieselbrennkraftmaschine mit einem CRT-System (continuous regeneration trap), das einen hohen Wirkungsgrad bei niedrigen Temperaturen aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die die Schadstoffe verringernde Wirksamkeit der Vorrichtung weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Rahmen der Erfindung wird der Ozongenerator mit einem Sauerstoff-Ionenleiter versehen, so daß die Sauerstoffkonzentration Im Ozongenerator erhöht wird, was den Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert.
Es können Ozongeneratoren unterschiedlicher Ausgestaltung und Funktion eingesetzt werden, die sich durch Leistungsfähigkeit, eine sichere Funktion und eine vorteilhafte Anordnung sowie eine kleine Bauweise auszeichnen und sich in einfacher Weise an oder in eine Agasleitung oder an oder in eine in die Abgasleitung mündende Zuführungsleitung integrieren lassen. Der Ozongenerator kann z.B. durch eine UV-Lampe, durch einen Mikrowellengenerator oder eine elektrische Funkenentladungsstrecke gebildet werden.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1 eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung;
  • Fig. 2 einen Ozongenerator als Einzelheit;
  • Fig. 3 einen Ozongenerator in abgewandelter Ausgestaltung;
  • Fig. 4 einen Ozongenerator in weiter abgewandelter Ausgestaltung; und
    • Die allgemein mit 1 bezeichnete Abgasanlage ist in Form einer Abgasleitung 2 nach einer Brennkraftmaschine 3 angeordnet. Im Funktionsbetrieb wird Abgas von der Brennkraftmaschine 3 ausgestoßen, das die Abgasleitung 2 in der Strömungsrichtung 4 durchströmt. In der Abgasleitung 2 ist bzw. sind ein Katalysator 5, insbesondere ein Oxidationskatalysator, und/oder ein Gasmischer 6 angeordnet, wobei dann, wenn beide Teile 5, 6 vorgesehen sind, der Gasmischer 6 dem Katalysator 5 so vorgeordnet sein kann, daß das Abgas zunächst den Gasmischer 6 und dann den Katalysator 5 durchströmt. Der Katalysator 5 und der Gasmischer 6 sind von üblicher Bauweise und jeweils in einem Gehäuse 5a zwischen Rohrleitungsabschnitten 2a, 2b, angeordnet, die die Abgasleitung 2 vor und hinter dem Gehäuse 5a bilden. Der Katalysator 5 und der Gasmischer 6 bilden eine Abgas-Behandlungseinheit 6a.
    Es ist ein Ozongenerator 7 vorgesehen, der kontinuierlich oder intermittierend Ozon an das Abgas abgibt und zwar an einer sich in der Strömungsrichtung 4 vor dem Katalysator 5 und/oder Gasmischer 6 befindlichen Abgabestelle 8, die insbesondere einen Abstand b von der Behandlungseinheit 6a aufweist.
    Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Ozongenerator 7 von der Abgasleitung 2 beabstandet und somit außerhalb von dieser angeordnet, wobei er durch eine Zuführungsleitung 9 mit der Abgasleitung 2 verbunden ist. Der Ozongenerator 7 bildet das Ozon aus zugeführter Frischluft bzw. zugeführtem Sauerstoff. Dem Ozongenerator 7 kann eine in Fig. 1 nicht dargestellte Pumpe zugeordnet sein, die das Ozon gegebenenfalls mit der Zuluft 11 zur Abgasleitung 2 fördert.
    Der Ozongenerator 7 kann eine Anzeigevorrichtung 12 aufweisen, die die Funktion oder die Menge des zugeführten Ozons anzeigt.
    Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 2 bis 4, bei denen gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen mögliche Ausführungsformen des Ozongenerators.
    In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 - 4 wird zur Erhöhung der Sauerstoffkonzentration ein Sauerstoff-lonenleiter 14 verwendet, der an der Außenseite 14a mittels eines Rohrs 15 mit Frischluft oder Abgas beaufschlagt wird. Durch den Sauerstoff-lonenleiter 14 wird der Sauerstoff der Frischluft oder des Abgases über die Innenseite 14 b des lonenleiters 14 in eine Kammer 16 transportiert, so daß es dort zu einer hohen Sauerstoffkonzentration kommt.
    Über den lonenleiter 14 wird mittels elektrischer Zuführungen 17a, 17b ein Potential gelegt, wodurch der Sauerstofftransport bewirkt wird. Die Kammer 16 wird durch eine Gehäuse 18, gebildet. In dem Gehäuse 18 ist ferner eine Gaspumpe 19 in einem Gasdurchgang 21 angeordnet, mittels der im Funktionsbetrieb das Ozon aus der Kammer 16 in die Zuführleitung 9 bzw. In die Abgasanlage 1 gepumpt wird.
    Bei dem Sauerstoff-lonenleiter 14 kann es sich um einen aus ZrO2 bestehenden oder einem anderen Sauerstoff-lonenleiter mit Pumpspannung handeln.
    Die Fig. 2 bis 4 zeigen jeweils ein besonderes Ausführungsbeispiel für einen Ozongenerator 7, wobei der Ozongenerator 7 gemäß Fig. 2 durch eine Infrarotlampe 7a, gemäß Fig. 3 durch einen Mikrowellenerzeuger 7b und gemäß Fig. 4 durch eine elektrische Funkenentladungsstrecke 7c gebildet wird. Im Funktionsbetrieb der Abgasanlage 1 strömt das Abgas in Fig. 1 von links nach rechts durch die Abgasleitung 2. An der Einmündungs- bzw. Abgabestelle 8 gelangt das Ozon in den Abgasstrom, in den es verteilt und vermischt wird, z.B. selbsttätig aufgrund der Strömung und des Strömungswegs b zwischen der Stelle 8 und dem Katalysator 5.
    Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, das eine Ozonzugabe zum Abgas die Oxidation der Schadstoffe fördert. Dabei richtet sich die Oxidationsleistung des Ozons nach dem Mengenverhältnis, in dem es dem Abgas zugegeben wird. Mit dem Abgas gelangt das Ozon somit vorzugsweise kontinuierlich zum Gasmischer 6 und/oder zum Katalysator 5, wobei die Oxidation stattfinden kann.
    Im Rahmen der Erfindung kann die Erzeugung oder Zuführung des Ozons kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Letzteres kann durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung, insbesondere durch die vorhandene elektronische Steuereinrichtung, durch Einschaltung und Abschaltung erfolgen, z.B. durch Einschaltung und Abschaltung jeweils des Stromkreislaufs der UV-Lampe 7a, des lonenleiters 14, des Mikrowellengenerators 7b und/oder der Funkenentladungsstrecke 7c:
    BEZUGSZEICHENLISTE
    1
    Abgasanlage
    2
    Abgasleitung
    2a
    Rohrleitungsabschnitt
    2b
    Rohrleitungsabschnitt
    3
    Brennkraftmaschine
    4
    Strömungsrichtung
    5
    Katalysator
    5a
    Gehäuse
    6
    Gasmischer
    6a
    Behandlungseinheit
    7
    Ozongenerator
    7a
    UV-Strahler
    7b
    Mikrowellenstrahler
    7c
    Funkenstrecke
    8
    Abgabestelle
    9
    Zuführungsleitung
    10 11
    Zuluft, zugeführtes Abgas
    12
    Anzeigevorrichtung
    14
    Sauerstoff-lonenleiter
    14a
    Außenseite
    14b
    Innenseite
    15
    Rohrleitung
    16
    Kammer
    17a
    Leitung
    17b
    Leitung
    18
    Generatorgehäuse
    19
    Gaspumpe

    Claims (5)

    1. Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine (3) mit einer in einer Abgasleitung (2) angeordneten Abgasbehandlungseinheit (5) und einer Ozonquelle (7), die Ozon an das Abgas in der Abgasleitung (2) an einer Abgabestelle (8) vor der Abgasbehandlungseinheit abgibt, wobei die Ozonquelle (7) durch einen Ozongenerator (7, 7a, 7b, 7c) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozongenerator (7, 7a, 7b, 7c) einen Sauerstoff-Ionenleiter (14) aufweist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ozongenerator (7) in der Abgasleitung (2) angeordnet ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ozongenerator (7, 7a, 7b, 7c) Frischluft oder Abgas zugeführt wird.
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozongenerator durch eine UV-Lampe (7a), einen Mikrowellengenerator (7b) oder eine elektrische Funkenentladungsstrecke (7c) gebildet wird.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozongenerator eine Pumpe (19) aufweist.
    EP99124898A 1999-01-13 1999-12-17 Vorrichtung zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1020620B1 (de)

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    DE19900967 1999-01-13
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    EP1020620A1 EP1020620A1 (de) 2000-07-19
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