WO2002033231A1 - Abgasreinigungsanlage mit einer katalysatoranordnung und verfahren zur reinigung von abgasen - Google Patents

Abgasreinigungsanlage mit einer katalysatoranordnung und verfahren zur reinigung von abgasen Download PDF

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Wilhelm Polach
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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas purification system with a catalytic converter arrangement, which comprises a storage catalytic converter for reducing nitrogen oxides, and a supply device for supplying a reducing agent to the inlet side of the storage catalytic converter.
  • the invention further relates to a method for purifying exhaust gases, in which the exhaust gas is passed through a storage catalytic converter for the reduction of nitrogen oxides, a reducing agent being passed through the storage catalytic converter for regeneration thereof.
  • a reducing environment (rich mixture) with a prevailing air ratio of ⁇ ⁇ 1 is necessary for this emptying or regeneration process.
  • An air ratio of ⁇ ⁇ 1 can be generated internally in the engine directly by controlling the combustion or externally by metering a reducing agent (e.g. diesel fuel) into the exhaust system.
  • a reducing agent e.g. diesel fuel
  • the ratio of fuel to combustion air is regulated internally in the engine, producing a rich mixture ( ⁇ ⁇ 1).
  • a regeneration of the storage catalytic converter in the entire map is currently associated with an increased particle emission or with a smoke burst.
  • Fuel consumption is responsible because of the fuel must be catalytically burned during regeneration in order to achieve air conditions below 1.0.
  • the object of the present invention is therefore to provide a generic exhaust gas purification system which also helps to regenerate the aforementioned problem of additional fuel consumption in the case of catalytic converter arrangements
  • the invention proposes to arrange a return line through which at least part the exhaust gases leaving the storage catalytic converter can be returned to the input side of this storage catalytic converter.
  • At least some of the exhaust gases leaving this storage catalyst are returned to its inlet in the regeneration phase of the storage catalyst.
  • the invention has the effect that the oxygen content in the exhaust gas can be reduced during the regeneration of the storage catalytic converter by returning part of the exhaust gases to the catalytic converter.
  • the oxygen content in the exhaust gas can be reduced in a defined manner during the regeneration phase by suitable design of the recirculated partial flow.
  • the exhaust gas can then be returned to the catalyst at a predetermined pressure and / or in a predetermined amount.
  • a check valve can prevent a short circuit current through the return line.
  • a further catalytic converter into the bypass line or into a parallel line.
  • This can in turn be a storage catalytic converter or a known DENOX catalytic converter. If a further storage catalytic converter is used, it can be provided via its own return line for returning a partial exhaust gas stream during its regeneration.
  • a return line and any other components that may be present can be saved.
  • a common exhaust gas recirculation line for regeneration is particularly useful, since a simultaneous regeneration of both storage generators must be avoided anyway in order to ensure continuous exhaust gas purification.
  • the exhaust gas purification system according to the invention can also be used for continuous storage catalytic converters. These work with a rotating pinhole through which the reducing agent is fed into the exhaust gas flow.
  • the Pinhole covers the entire cross-sectional area of the storage catalytic converter, so that a regeneration phase has run through after a complete revolution.
  • a part of the exiting exhaust gases is returned to the pinhole during the regeneration phase, through which the reducing agent is metered in, whereby it makes sense to rotate the storage catalytic converter about an axis such that its entire cross-sectional area - as is the case when rotating the pinhole - can be painted over. Furthermore, it makes sense to arrange the return line in the partial flow which is acted upon by the reducing agent on the inlet side of the storage catalytic converter.
  • reducing agent fuel
  • reducing agent fuel
  • the invention is based on an external regeneration principle, no throttle valve is required on the engine side during the regeneration phase and no direct intervention in the engine control is required.
  • the invention allows the regeneration of storage catalytic converters with drastically reduced reducing agent / fuel consumption.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the exhaust gas purification system according to the invention.
  • Figure 2 shows a further embodiment (dual system) of the invention
  • FIG. 3 schematically shows a continuously operating storage catalytic converter which can be used for the exhaust gas cleaning system according to the invention
  • FIG. 4 shows the continuous storage catalytic converter from FIG. 3 in a front view.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of an exhaust gas purification system according to the invention in a schematic representation.
  • Exhaust gases coming from an internal combustion / diesel engine are catalytically cleaned These exhaust gases mainly consist of nitrogen, carbon dioxide and water, and to a lesser extent from pollutants.
  • pollutants include carbon monoxide, unburned hydrocarbons, nitrogen oxides and particles (soot).
  • Oxidation catalysts oxidize incompletely burned constituents, CO and HC (hydrocarbons) to carbon dioxide and water. Existing nitrogen oxides are removed by reduction catalysts. Conventional active DENOX catalysts and / or storage catalysts are used for this.
  • the latter can absorb nitrogen oxides over a certain period of time (up to about 2 minutes) and then have to be regenerated for a relatively short period of time (a few seconds). With this regeneration, the nitrogen oxides are reduced to nitrogen and released back into the exhaust gas flow. This reduction process requires a low oxygen environment (rich mixture) in one
  • Air ratio of ⁇ ⁇ 1 for which purpose a reducing agent is metered into the exhaust gas flowing to the storage catalytic converter.
  • Fuel is often used as a reducing agent.
  • Exhaust gas cleaning system suitable. It consists of a storage catalytic converter 1 with a feed device
  • part of the exhaust gas stream leaving the storage catalytic converter 1 can be returned to its input side via a return line 3.
  • a return line 3 In the return line
  • an exhaust gas feed pump 4 is provided.
  • An exhaust flap 6 regulates the inflow of the exhaust gases to the storage catalytic converter on one side and into the bypass line 5 running parallel thereto to the other. This arrangement is followed by an oxidation catalyst 11.
  • the storage catalytic converter 1 is loaded when the bypass line 5 is closed by the exhaust gas flap 6.
  • the exhaust gas flap 6 is adjusted in such a way that only a partial stream reaches the catalytic converter.
  • the exhaust gas flap can be adjusted by means of EDC depending on the operating conditions or the operating point.
  • the reducing agent in this case diesel fuel, is injected into the exhaust gas.
  • the downstream catalytic mixer 12 mixes the reducing agent with the exhaust gas and initiates the first cracking and oxidation processes.
  • An exhaust gas feed pump 4 in the return line 3 is used to recirculate the exhaust gas at the catalytic converter 1 in order to lower the oxygen concentration in the exhaust gas during regeneration.
  • the exhaust gas pump 4 is equipped with a check valve, so that no short-circuit current at the loading of the storage catalyst 1
  • Storage catalyst 1 can occur over the return line 3.
  • FIG. 2 shows a further variant of the exhaust gas purification system according to the invention.
  • This shows a dual system comprising two storage catalytic converters 1 and 7 arranged in parallel. While one storage catalytic converter 1, 7 is being loaded, regeneration in the partial flow of the exhaust gas takes place in the second storage catalytic converter 7, 1. In this case, parallel loading of the storage catalytic converters 1 and 7 is possible, the loading state of the two catalytic converters being different.
  • Those components which correspond to those in FIG. 1 are provided with the same reference symbols.
  • Both storage catalytic converters 1, 7 have a common return line 3 for returning a partial exhaust gas flow.
  • a dosing system 2, a catalytic mixer 12 and an exhaust gas pump 4 are provided in this return line 3 as additional components (as in FIG. 1).
  • An exhaust gas flap 6 regulates the exhaust gas inflow to the storage catalytic converter 1 and to the storage catalytic converter 7.
  • An oxidation catalytic converter 11 is also connected downstream of the two catalytic converters in this embodiment.
  • exhaust gas recirculation takes place exclusively during regeneration at the storage catalytic converter to be emptied.
  • Exhaust flaps 8 and 9 the return line 3 is assigned to the storage catalyst 1, 7 to be regenerated. This ensures that only one metering system 2, a catalytic mixer 12 and only one exhaust gas pump 4 are required for both storage catalytic converters 1 and 7.
  • each individual storage catalytic converter 1, 7 with its own exhaust gas recirculation including reducing agent supply device. This would make it possible to dispense with the two exhaust flaps 8 and 9.
  • FIG. 3 shows a continuously operating storage catalytic converter 10 with a supply device 2 for supplying a reducing agent (HC).
  • HC reducing agent
  • the feed device 2 consists essentially of a perforated diaphragm 13 which is rotatably arranged so that the entire cross-sectional area of the storage catalytic converter 10 can be covered.
  • the reducing agent is fed to the pinhole via a line coaxial with the axis of rotation.
  • the arrow 14 indicates the inflow direction of the exhaust gases.
  • the reducing agent emerging from the pinhole is captured by the exhaust gas stream and passed through the interior of the storage catalytic converter 10.
  • There is a reducing atmosphere ( ⁇ ⁇ 1) so that stored nitrogen oxides are reduced to nitrogen and leave the storage catalytic converter 10 as a volume flow V R.
  • the exhaust gases flow into the interior of the storage catalytic converter 10, which is thereby loaded with nitrogen oxides.
  • the regeneration phase takes place after a storage time dependent on the rotational speed of the pinhole.
  • part of the exhaust gas flow, in particular the exhaust gas flow V R, is returned to the pinhole 13.
  • the storage catalytic converter is advantageously rotated about its longitudinal axis instead of the pinhole.
  • the above-mentioned embodiments illustrate the possibility of using the invention in existing catalyst arrangements.
  • the invention reduces the additional fuel consumption in the case of catalytic converter arrangements with storage catalytic converters without having to intervene in the regulation of the engine combustion.

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Abstract

In einer Abgasreinigungsanlage mit einer Katalysatoranordnung, die einen Speicherkatalysator (1, 10) zur Reduktion von Stickoxiden umfaßt, und mit einer Zuführeinrichtung (2) zum Zuführen eines Reduktionsmittels zur Eingangsseite des Speicherkatalysators (1) während einer Regenerationsphase wird vorgeschlagen, zur Rückführung zumindest eines Teils des den Speicherkatalysator (1) verlassenden Abgasstroms eine Rückführleitung (3) vorzusehen, in der eine Abgasförderpumpe (4) angeordnet sein kann. Die Abgasrückführung am Speicherkatalysator (1) während der Regenerationsphase reduziert den Sauerstoffgehalt im Abgas und ermöglicht hierdurch eine Verringerung des zugeführten Reduktionsmittels, wie Kraftstoff.

Description

Abgasreinigungsanlage mit einer Katalysatoranordnung und Verfahren zur Reinigung von Abgasen
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage mit einer Katalysatoranordnung, die einen Speicherkatalysator zur Reduktion von Stickoxiden umfaßt, und einer Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Reduktionsmittels zur Eingangsseite des Speicherkatalysators. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen, bei dem das Abgas durch einen Speicherkatalysator zur Reduktion von Stickoxiden geleitet wird, wobei zur Regeneration des Speicherkatalysators durch diesen ein Reduktionsmittel geleitet wird.
Stand der Technik
Gattungsgemäße Abgasreinigungsanlagen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Die dort eingesetzten Speicherkatalysatoren speichern über einen gewissen
Zeitraum, meist bis zu ca. 2 Minuten, Stickoxide (NOx) aus dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors (Dieselmotor) . Der beladene Katalysator muß anschließend für einige Sekunden entleert werden. Die Stickoxide werden dabei zu Stickstoff R . 3 7887
reduziert und an das Abgas wieder abgegeben. Für diesen Entleer- oder Regenerationsvorgang ist eine reduzierende Umgebung (fettes Gemisch) bei einem herrschenden Luftverhältnis von λ < 1 notwendig.
Ein Luftverhältnis von λ < 1 kann motorintern direkt durch Steuerung der Verbrennung oder motorextern durch Dosierung eines Reduktionsmittels (z. B. Dieselkraftstoff) in das Abgassystem erzeugt werden. Motorintern wird das Verhältnis von Kraftstoff zu Verbrennungsluft geregelt, wobei ein fettes Gemisch (λ < 1) erzeugt wird. Bei dieser Art der Regelung gelingt jedoch nur im unteren Drehzahl - /Lastbereich eine rußarme Verbrennung. Eine Regeneration des Speicherkatalysators im gesamten Kennfeld ist derzeit mit einer erhöhten Partikelemission bzw. mit einem Rauchstoß verbunden.
Zur externen Regeneration ist es bekannt, ein Reduktionsmittel über einen Mischer in den Abgasstrom zum Speicherkatalysator dosiert einzuleiten. Die Regeneration kann auch im Teilstrom erfolgen, wobei dann während der Regeneration das Abgas über eine Bypassleitung am zu entleerenden Speicherkatalysator vorbeige ührt wird. Schließlich ist auch ein duales System bekannt, bei dem zwei Speicherkatalysatoren parallel in der Abgasleitung angeordnet sind. Mittels einer Abgasklappe wird jeweils ein Speicherkatalysator beladen, während der vom Abgasstrom abgekoppelte andere Speicherkatalysator durch Zuführung des Reduktionsmittels entleert wird.
Bei dieser externen Regeneration ist vor allem der
Sauerstoffüberschuß im Abgas für einen deutlichen
Kraftsto fmehrverbrauch verantwortlich, da der Kraftstoff während der Regeneration katalytisch verbrannt werden muß, um Luftverhältnisse unter 1,0 zu erzielen.
Aufgrund der hohen Stickoxidemission im oberen Drehzahl- /Lastbereich sind die Beladungszeiten der
Speicherkatalysatoren derart gering, daß häufige Regenerationszyklen notwendig sind. Dies führt in Verbindung mit dem Sauerstoffüberschuß im Abgas zu einem deutlichen Kraftstoffmehrverbrauch. Das erwähnte duale System aus zwei parallel geschalteten Speicherkatalysatoren erlaubt zwar eine abwechselnde Beladung und Entleerung der Katalysatoren und damit eine kontinuierliche Abgasreinigung, löst jedoch nicht das Problem des SauerstoffÜberschusses im Abgas und des erhöhten Kraftstoffverbrauchs.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Abgasreinigungsanlage anzugeben, die das erwähnte Problem des Kraftstoffmehrverbrauchs bei Katalysatoranordnungen mit zu regenerierenden
Speicherkatalysatoren beseitigt, sowie ein entsprechendes Abgasreinigungsverfahren anzugeben .
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung schlägt bei einer Abgasreinigungsanlage mit einer Katalysatoranordnung, die einen Speicherkatalysator umfaßt, und mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Reduktionsmittels zum Speicherkatalysator vor, eine Rückführleitung anzuordnen, durch die zumindest ein Teil der den Speicherkatalysator verlassenden Abgase zur Eingangsseite dieses Speicherkatalysators zurückführbar ist .
Beim erfindungsgemäßen Abgasreinigungsverfahren wird in der Regenerationsphase des Speicherkatalysators zumindest ein Teil der diesen Speicherkatalysator verlassenden Abgase an seinen Eingang zurückgeführt .
Die Erfindung bewirkt, daß während der Regeneration des Speicherkatalysators der Sauerstoffgehalt im Abgas abgesenkt werden kann, indem ein Teil der Abgase zum Katalysator zurückgeführt wird. Durch geeignete Auslegung des rückgeführten Teilstroms läßt sich der Sauerstoffgehalt im Abgas während der Regenerationsphase definiert absenken. Durch das Absenken des Sauerstoffgehalts verringert sich der Kraftstoffmehrverbrauch gegenüber den bisherigen Systemen ohne Abgasrückführung, da deutlich weniger Reduktionsmittel (Kraftstoff) zur Sauerstoffbeseitigung benötigt wird.
Es ist von Vorteil, bei der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage eine Förderpumpe in die Rückführleitung einzusetzen. Das Abgas kann dann mit einem vorbestimmten Druck und/oder in einer vorbestimmten Menge zum Katalysator zurückgeführt werden.
Ein Rückschlagventil kann einen Kurzschlußstrom über die Rückführleitung verhindern.
Um während der Regenerationsphase nur höchstens einen Teilstrom des zu reinigenden Motorabgases zum Speicherkatalysator zu führen, ist es nützlich, eine parallel zu diesem Katalysator verlaufende Bypassleitung einzurichten, wobei über eine Abgasklappe der jeweilige Zustrom zum Speicherkatalysator und in die Bypassleitung eingestellt werden kann.
Um während der relativ kurzen Regenerationszeit dennoch eine kontinuierliche Abgasreinigung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, in die Bypassleitung oder in eine parallele Leitung einen weiteren Katalysator zu schalten. Dieser kann wiederum ein Speicherkatalysator oder ein bekannter DENOX- Katalysator sein. Falls ein weiterer Speicherkatalysator eingesetzt wird, kann dieser über eine eigene Rückführleitung zur Rückführung eines Abgasteilstroms während seiner Regeneration versehen sein.
Es ist jedoch von Vorteil, bei einem dualen System aus zwei Speicherkatalysatoren nur eine Rückführleitung zu verwenden, mit der die beiden Speicherkatalysatoren über Abgasklappen verbunden sind. Je nach Stellung dieser Abgasklappen kann ein Teil des Abgases zu einem der beiden Speicherkatalysatoren rückgeführt werden. Mit dieser
Anordnung kann eine Rückführleitung sowie weitere eventuell vorhandene Komponenten, wie eine Dosiereinrichtung für das Reduktionsmittel, eine Förderpumpe und/oder ein katalytischer Mischer, eingespart werden. Die Verwendung einer gemeinsamen Abgasrückführleitung zur Regeneration ist insbesondere daher sinnvoll, da eine gleichzeitige Regeneration beider Speichergeneratoren ohnehin zu vermeiden ist, um eine kontinuierliche Abgasreinigung zu gewährleisten.
Das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem läßt sich auch für kontinuierliche Speicherkatalysatoren einsetzen. Diese arbeiten mit einer drehbaren Lochblende, über die das Reduktionsmittel in den Abgasstrom geleitet wird. Die Lochblende überstreicht die gesamte Querschnittsfläche des Speicherkatalysators, so daß nach einer vollständigen Umdrehung eine Regenerationsphase durchlaufen ist.
Um einen solchen kontinuierlichen Speicherkatalysator in der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage zu verwenden, wird ein Teil der austretenden Abgase während der Regenerationsphase zur Lochblende zurückgeführt, durch die das Reduktionsmittel zudosiert wird, wobei es sinnvoll ist, den Speicherkatalysator derart um eine Achse zu drehen, daß seine gesamte Querschnittsfläche - wie dies bei Drehung der Lochblende der Fall ist - überstrichen werden kann. Weiterhin ist es sinnvoll, die Rückführleitung in demjenigen Teilstrom anzuordnen, der mit dem Reduktionsmittel an der Eingangsseite des Speicherkatalysators beaufschlagt wird.
Es ist von Vorteil, stromabwärts des Speicherkatalysators und der Rückführleitung sowie eventuell weiterer parallel hierzu geschalteter Leitungen einen Oxidationskatalysator in die Abgasleitung einzusetzen. Dieser kann durch Oxidation unverbrannter Kohlenwasserstoffkomponenten im Abgasstrom einen HC- sowie einen CO-Durchbruch verhindern.
Weiterhin vorteilhaft ist es, einen katalytischen Mischer stromabwärts von der Stelle der Zuführung des Reduktionsmittels in den Abgasstrom vorzusehen. Das Reduktionsmittel kann hierdurch gecrackt und besser vermischt werden.
Zum schnelleren Erreichen der Anspringtemperatur des Katalysators kann insbesondere während der Warmlaufphase Reduktionsmittel (Kraftstoff) dem Abgasstrom zudosiert werden, um die Katalysatortemperatur anzuheben. Da die Erfindung von einem externen Regenerationsprinzip ausgeht, ist motorseitig keine Drosselklappe während der Regenerationsphase und kein direkter Eingriff in die Motorregelung erforderlich.
Die Erfindung erlaubt die Regeneration von Speicherkatalysatoren bei drastisch herabgesetztem Reduktionsmittel- /Kraftstoffmehrverbrauch.
Figuren
Im folgenden soll die Erfindung anhand von durch die beigefügten Figuren illustrierten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage .
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform (duales System) der erfindungsgemäßen
Abgasreinigungsanlage .
Figur 3 zeigt schematisch einen kontinuierlich arbeitenden Speicherkatalysator, der für die erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage verwendet werden kann, und
Figur 4 zeigt den kontinuierlichen Speicherkatalysator aus Figur 3 in Vorderansicht.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage in schematischer Darstellung. Von einem nicht dargestellten Verbrennungs- /Dieselmotor kommende Abgase werden katalytisch gereinigt Diese Abgase setzen sich hauptsächlich aus Stickstoff, Kohlendioxid und Wasser sowie zum geringem Teil aus Schadstoffen zusammen. Zu diesen Schadstoffen zählen Kohlenmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Stickoxide und Partikel (Ruß) . Durch Oxidationskatalysatoren werden nicht vollständig verbrannte Bestandteile, CO sowie HC (Kohlenwasserstoffe), zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert . Vorhandene Stickoxide werden durch Reduktionskatalysatoren beseitigt. Hierzu werden herkömmliche aktive DENOX- Katalysatoren und/oder Speicherkatalysatoren eingesetzt.
Letzere können über einen bestimmten Zeitraum (bis zu ca . 2 Minuten) Stickoxide aufnehmen und müssen dann für einen relativ geringen Zeitraum (einige Sekunden) regeneriert werden. Bei dieser Regeneration werden die Stickoxide zu Stickstoff reduziert und wieder an den Abgasstrom abgegeben. Dieser Reduktionsprozeß erfordert eine sauerstoffarme Umgebung (fettes Gemisch) bei einem
Luf verhältnis von λ < 1, wozu ein Reduktionsmittel in das zum Speicherkatalysator strömende Abgas zudosiert wird. Als Reduktionsmittel wird häufig Kraftstoff verwendet .
Zur Einsparung von zugefύhrtem Reduktionsmittel/Kraftstoff bei gleichzeitiger Herabsetzung des Sauerstoffgehaltes im Abgas, das dem Speicherkatalysator während der Regeneration zugeführt wird, ist eine erfindungsgemäße
Abgasreinigungsanlage gemäß Figur 1 geeignet . Sie besteht aus einem Speicherkatalysator 1 mit einer Zuführeinrichtung
2 zum Zuführen eines Reduktionsmittels und einem nachgeschalteten katalytischen Mischer 12 zum Vermischen und Cracken des zugefύhrten Reduktionsmittels . Über eine Rückführleitung 3 kann erfindungsgemäß ein Teil des den Speicherkatalysator 1 verlassenden Abgasstroms zu dessen Eingangsseite zurückgeführt werden. In der Rückführleitung
3 ist eine Abgasförderpumpe 4 vorgesehen. Eine Abgasklappe 6 reguliert den Zufluß der Abgase zum Speicherkatalysator auf der einen und in die parallel hierzu verlaufende Bypassleitung 5 zum anderen. Dieser Anordnung ist ein Oxidationskatalysator 11 nachgeschaltet .
Im Normalzustand wird der Speicherkatalysator 1 bei durch die Abgasklappe 6 verschlossener Bypassleitung 5 beladen. Zur Regeneration des Speicherkatalysators 1 wird die Abgasklappe 6 derart verstellt, daß nur noch ein Teilstrom zum Katalysator gelangt . Zur optimalen Einstellung des Abgateilstroms kann die Abgasklappe mittels EDC in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen oder des Betriebspunktes eingestellt werden. Mit Hilfe eines Dosiersystems 2 wird das Reduktionsmittel, in diesem Fall Dieselkraftstoff, in das Abgas eingespritzt. Der nachgeschaltete katalytische Mischer 12 vermischt das Reduktionsmittel mit dem Abgas und leitet erste Crack- und Oxidationsprozesse ein.
Durch eine Abgasförderpumpe 4 in der Rückführleitung 3 erfolgt die Abgasrückführung am Katalysator 1, um die Sauerstoffkonzentration im Abgas während der Regeneration abzusenken. Die Abgasförderpumpe 4 ist mit einen Rückschlagventil ausgestattet, so daß während der Beladung des Speicherkatalysators 1 kein Kurzschlußstrom am
Speicherkatalysator 1 vorbei über die Rückführleitung 3 auftreten kann.
Beim dargestellten System strömt während der Regeneration der Hauptstrom des Abgases durch die Bypassleitung 5 am Speicherkatalysator 1 vorbei. Ein nachgeschalteter Oxidationskatalysator 11 verhindert einen HC-Durchbruch. Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsanlage zeigt schematisch Figur 2. Dargestellt ist hier ein duales System aus zwei parallel angeordneten Speicherkatalysatoren 1 und 7. Während der eine Speicherkatalysator 1, 7 beladen wird, erfolgt beim zweiten Speicherkatalysator 7, 1 die Regeneration im Teilstrom des Abgases. Hierbei ist eine parallele Beladung der Speicherkatalysatoren 1 und 7 möglich, wobei der Beladungszustand der beiden Katalysatoren unterschiedlich sein sollte. Diejenigen Komponenten, die denen der Figur 1 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Beide Speicherkatalysatoren 1, 7 besitzen eine gemeinsame Ruckführleitung 3 zur Rückführung eines Abgasteilstroms. In dieser Ruckführleitung 3 sind als zusätzliche Komponenten (wie in Figur 1) ein Dosiersystem 2, ein katalytischer Mischer 12 sowie eine Abgaspumpe 4 vorgesehen. Eine Abgasklappe 6 reguliert den Abgaszufluß zum Speicherkatalysator 1 und zum Speicherkatalysator 7. Auch in dieser Ausführungsform ist den beiden Katalysatoren ein Oxidationskatalysator 11 nachgeschaltet .
Analog zur Ausführungsform gemäß Figur 1 erfolgt während der Regeneration eine Abgasrückführung ausschließlich am zu entleerenden Speicherkatalysator. Durch zwei weitere
Abgasklappen 8 und 9 ist die Rückführleitung 3 dem jeweils zu regenerierenden Speicherkatalysator 1, 7 zuzuordnen. Hierdurch wird erreicht, daß nur ein Dosiersystem 2, ein katalytischer Mischer 12 und nur eine Abgasförderpumpe 4 für beide Speicherkatalysatoren 1 und 7 benötigt werden.
Der Vorteil des dualen Systems besteht weiterhin im Fehlen eines Bypass-Stroms während der Regenerationsphase, so daß eine kontinuierliche Abgasreinigung möglich ist . Prinzipiell wäre es auch möglich, jeden einzelnen Speicherkatalysator 1, 7 mit einer eigenen Abgasrückführung einschließlich Reduktionsmittel-Zuführeinrichtung auszustatten. Hierdurch könnte auf die zwei Abgasklappen 8 und 9 verzichtet werden.
Figur 3 zeigt einen kontinuierlich arbeitenden Speicherkatalysator 10 mit einer Zuführeinrichtung 2 zur Zufuhr eines Reduktionsmittels (HC) . Letztere ist in Figur 4 nochmals in Vorderansicht auf die Querschnittsfläche des Speicherkatalysators 10 dargestellt. Die Zuführeinrichtung 2 besteht im wesentlichen aus einer Lochblende 13, die drehbar angeordnet ist, so daß die gesamte Querschnittsfläche des Speicherkatalysators 10 überstrichen werden kann. Die Zuführung des Reduktionsmittels zur Lochblende erfolgt über eine Leitung koaxial zur Drehachse.
Der Pfeil 14 deutet die Einströmrichtung der Abgase an. Das aus der Lochblende austretende Reduktionsmittel wird vom Abgasstrom erfaßt und durch das Innere des Speicherkatalysators 10 geleitet. Dort stellt sich eine reduzierende Atmosphäre (λ < 1) ein, so daß gespeicherte Stickoxide zu Stickstoff reduziert werden und den Speicherkatalysator 10 als Volumenstrom VR verlassen. Durch den von der Lochblende 13 nicht abgedeckten Bereich strömen die Abgase in das Innere des Speicherkatalysators 10, der hierdurch mit Stickoxiden beladen wird. Nach einer von der Rotationsgeschwindigkeit der Lochblende abhängigen Speicherzeit erfolgt die Regenerationsphase. Der von
Stickoxiden gereinigte Abgasstrom verläßt den Katalysator 10 als Volumenstrom Vs . Um die Erfindung bei dieser Art von kontinuierlich arbeitendem Speicherkatalysator zu implementieren, wird ein Teil des Abgasstroms, insbesondere des Abgasstroms VR zur Lochblende 13 zurückgeleitet. Um die Rückführleitung und die Lochblende 13 stationär halten zu können, wird anstelle der Lochblende vorteilhafterweise der Speicherkatalysator um seine Längsachse gedreht .
Die oben aufgeführten Ausführungsformen verdeutlichen die Möglichkeit des Einsatzes der Erfindung in bestehenden Katalysatoranordnungen. Die Erfindung reduziert den Kraftstoffmehrverbrauch bei Katalysatoranordnungen mit Speicherkatalysatoren, ohne in die Regelung der Motorverbrennung eingreifen zu müssen.

Claims

Ansprüche
1. Abgasreinigungsanlage mit einer Katalysatoranordnung, die einen Speicherkatalysator (1, 10) zur Reduktion von Stickoxiden umfaßt, und einer Zuführeinrichtung (2) zum Zuführen eines Reduktionsmittels zur Eingangsseite des Speicherkatalysators (l, 10), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Rückführleitung (3) zur Rückführung zumindest eines Teils des den Speicherkatalysator (1, 10) verlassenden Abgasstroms zur Eingangsseite des Speicherkatalysators (l, 10) vorgesehen ist.
2. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruckführleitung (3) eine Förderpumpe (4) vorgesehen ist.
3. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruckführleitung (3) ein Rückschlagventil vorgesehen ist.
4. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß eine parallel zum
Speicherkatalysator (1, 10) verlaufenden Bypassleitung (5) vorgesehen ist, wobei über eine Abgasklappe (6) der Zustrom zum Speicherkatalysator (1, 10) und in die Bypassleitung (5) einstellbar ist.
5. Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bypassleitung (5) ein weiterer Katalysator vorhanden ist .
6. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Speicherkatalysator (1, 10) ein weiterer Speicherkatalysator (7) geschaltet ist, wobei über eine Abgasklappe (6) der Zustrom zu den beiden
Speicherkatalysatoren (1, 10; 7) einstellbar ist, und daß der weitere Speicherkatalysator (7) über Abgasklappen (8, 9) mit der Rückführleitung (3) zur Rückführung von Abgasen des ersten Speicherkatalysators (1, 10) derart verbunden ist, daß zumindest ein Teil des den weiteren
Speicherkatalysator (7) verlassenden Abgasstroms zu dessen Eingangsseite rückführbar ist.
7. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein kontinuierlich arbeitender Speicherkatalysator (10) vorgesehen ist, wobei die Zuführeinrichtung (2) zum Zuführen eines Reduktionsmittels und die Rückführleitung (3) zur Rückführung von Abgasen ortsfest angebracht sind und der Speicherkatalysator (10) um eine Achse derart drehbar angeordnet ist, daß über die Zuführeinrichtung (2) Reduktionsmittel über die gesamte Zustrom- Querschnittsfläche des Speicherkatalysators (10) zuführbar
8. Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des oder der Speicherkatalysatoren (l, 10; 7) in der Abgasleitung ein Oxidationskatalysator (11) vorgesehen ist.
9. Verfahren zur Reinigung von Abgasen, bei dem das Abgas durch einen Speicherkatalysator (1, 10) zur Reduktion von Stickoxiden geleitet wird, und bei dem zur Regeneration des Speicherkatalysators ein Reduktionsmittel durch diesen geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Regeneration zumindest ein Teil der den Speicherkatalysator verlassenden Abgase zur Eingangsseite des Speicherkatalysators rückgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß während der Regeneration ein Teil der Abgase durch den Speicherkatalysator (1, 10), der andere Teil durch eine den Speicherkatalysator (l, 10) umgehende Bypassleitung (5) geführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Bypassleitung (5) geführte Teil durch einen weiteren Katalysator geführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein weiterer, parallel geschalteter Speicherkatalysator (7) verwendet wird, und daß die Speicherkatalysatoren (1, 10; 7) abwechselnd beladen und regeneriert werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlich arbeitender Speicherkatalysator verwendet wird, der zum Teil mit einem Reduktionsmittel, zum anderen Teil mit zu reinigendem Abgas beaufschlagt wird, wobei eine Rückführung von Abgasen zu dem mit dem Reduktionsmittel beaufschlagten Teil des Speicherkatalysators (10) erfolgt, während der Speicherkatalysator (10) um eine Achse parallel zur Strömungsrichtung gedreht wird.
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