DE1198128B - Temperatur-Regelanordnung fuer Katalysatoren in Kraftfahrzeugabgasanlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F02g

Deutsche Kl.: 46 c6 ^ 6/02

Nummer: 1198128

Aktenzeichen: E 21303IV c/46 c6

Anmeldetag: 28. Juni 1961

Auslegetag: 5. August 1965

Es ist ein Gerät zur Entfernung von giftigen und sonst schädlichen Gasen und Dämpfen sowie verbrennlichen Bestandteilen aus Verbrennungsprodukten von Kraftmaschinen auf katalytischem Wege bekannt, bei dem die Oxydationszusatzluft mittels eines Gebläses über einen Ejektor dem Abgas beigemischt wird. Vor Erhitzung des Katalysators wird die Zusatzluft vorgewärmt. Zu diesem Zweck ist eine elektrische Widerstands- oder Lichtbogenheizvorrichtung vorgesehen. Die Beheizung des Abgaskatalysators über die Luft bzw. die Abgase ist aber nur in engen Grenzen anwendbar. Bei Kraftfahrzeugen beispielsweise müßte der Katalysator gerade bei dem Betriebszustand, bei dem die Abgase nur eine Temperatur von etwa 250° C, aber einen überaus hohen "Anteil an giftigen Bestandteilen aufweisen, nämlich im Leerlauf, z. B. auf 450° C vorgewärmt werden, um anzusprechen. Die Abmessungen, die eine Widerstandsheizvorrichtung hierzu haben müßte, wären sehr aufwendig. Ebenso wäre der Strombedarf außerordentlich hoch. Eine Bedingung, die bei Kraftfahrzeugen kaum zu verwirklichen ist, weil der Strombedarf gerade bei den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors auftritt, bei welchen die Batterie ohnedies am stärksten beansprucht wird.

Zum Zwecke der Kühlung des Katalysators bei übermäßig hoher Erhitzung durch die bei der Verbrennung frei werdende Energie ist bei dem bekannten Gerät vorgesehen, den Katalysator in eine wärmeleitende Verbindung zu der mit der Oxydationszusatzluft beaufschlagten Wandung des Behälters zu bringen. Auch ist eine Schiebeanordnung getroffen und vorgesehen, um zusätzliche Kühlluft durch den Strahlapparat anzusaugen. Damit ist aber bei weitem nicht die zu einer ausreichenden Kühlung erforderliehe Luftmenge förderbar. Es hat sich erwiesen, daß die selbst mit hoher Druckenergie entweichenden Abgase von Brennkraftmaschinen als Treibstrahl in Strahlapparaten nur etwa die gleiche Luftmenge zu fördern vermögen. Bezogen auf die Abgasmenge wird zu einer ausreichenden Kühlung etwa durchschnittlich mindestens die dreifache Luftmenge benötigt.

Es ist zwecks Vorwärmung der Oxydationszusatzluft die Luftführung so eingerichtet, daß der Katalysator von der zugeführten Luft umströmt wird. Daher ist die Kühlwirkung der zugeführten Oxydationszusatzluft außerordentlich gering."zu',veranschlagen, da diese die im Wärmetauscher aufgenommene Wärme zum größten Teil wieder zum Katalysator transportiert. . '^

Bekannt ist auch eine Anordnung für einen Kata-Temperatur-Regelanordnung für Katalysatoren
in Kraftfahrzeugabgasanlagen

Anmelder:

Fa. J. Eberspächer,
Eßlingen/Neckar, Eberspächerstr. 24

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Helmut Eberspächer,
Dipl.-Ing. Alfred Hettich, Eßlingen/Neckar;
Dr.-Ing. Siegfried Kofink, Zeil/Neckar;
Dr.-Ing. Herbert Martin, Eßlingen/Neckar

lysator bei Kraftfahrzeugen, bei der das Abgasrohr in einen Strahlapparat mündet, dessen Ansaugraum mit der Vergasereinrichtung in der Brennkraftmaschine in Verbindung steht und Brennstoffluftgemisch von hier ansaugt. Unterhalb der Wirksamkeit des Katalysators wird das aus Auspuffgasen und Brennstoffgemisch bestehende Gasgemisch durch eine Zündkerze gezündet. Sobald der Katalysator die Ansprechtemperatur erreicht hat, wird die Verbrennung in offener Flamme ausgeschaltet.

Die Flammenverbrennung bei derartigen Geräten ist aber nicht zuverlässig. Die ständig wechselnden Drücke von 0 bis 300 mm Quecksilbersäule in der Auspuffleitung bringen die gezündete Flamme wieder zum Erlöschen. Es müßte stets von neuem gezündet werden. Andererseits bedingen die stets sich ändernden Abgasmengen zur Erreichung des stöchiometrischen Mischungsverhältnisses komplizierte Regeleinrichtungen.

Zu erwähnen ist schließlich auch noch, daß das Brennstoffluftgemisch oft nicht restlos gezündet wird und Brennstoffteilcfien verkoken, die dann die wirksame Oberfläche des Katalysators bald verlegen, so daß dieser inaktiv wird.

Eine einfach zu steuernde bzw. zu regelnde Temperatur-Regelanordnung für Katalysatoren in Kraftfahrzeugabgasanlagen mit Nachverbrennung brennbarer Abgasbestandteile unter Oxydationsluftzusatz, bestehend aus einer Vorrichtung, die mittels Heizung das Abgas erwärmt und die bei ausgeschalteter Heizung das Abgas mittels durch Gebläse zugeführter Luft kühlt, die auch einfach aufgebaut ist, wird

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erhalten, wenn erfindungsgemäß die Vorrichtung aus Die Oxydationsluft für den Katalysator soll bei

einer mit einem Gebläse kombinierten, mit flüssigen allen Luftfördervorrichtungen abgezweigt sein,

oder gasförmigen Brennstoffen betriebenen Brenn- Durch Drehzahländerungen der Gebläse bzw.

kammer besteht, die eine Verbrennungsluftzufüh- durch Drosselung der Brennstoffzufuhr ist ein-

rung und einen Verbrennungsgasauslaß enthält, wo- 5 fachste Regelung und Fernsteuerung möglich,

bei der Verbrennungsgasauslaß der Brennkammer Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen näher

vor dem Katalysator in die Abgasanlage eingeführt erläutert. Die in der Spitze vollen Pfeile kennzeich-

ist und wobei dem Brenner ein- und ausschaltende nen die zu entgiftenden Abgase, diejenigen mit nicht

Thermostate angeordnet sind. ausgefüllter Spitze die Oxydations-, Verbrennungs-

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist eine io und Kühlluft.

automatische Einregelung der Katalysator-Ansprech- F i g. 1 ist die Entgiftungsvorrichtung einer Krafttemperaturen in einfachster Weise durch Heizung fahrzeugabgasanlage mit einem zugeordneten Heiz- und Kühlung ohne Störungen der Flammenbildung gerät,
beim Beheizen möglich. F i g. 2 eine Abwandlung derselben Entgif tungs-

Der Brenner kann so in der Nähe der Abgas- 15 anlage mit Heizgerät,

leitung angeordnet sein, daß die Brennerflamme F i g. 3 ein zeitweise durch die Abgase angetriedurch die Leitung für die Verbrennungsgase bis zur benes Heiz- und Belüftungsgerät gemäß der ErAbgas-Zusatzluft-Mischung hin reicht. Dabei erhält findung;

man eine Verbrennung in offener Flamme, wobei Fig. 4 ist das Schema einer von der Brennkraftaber durch die Kombination mit einem Gebläse da- 20 maschine direkt angetriebenen Heiz- und Kühlfür gesorgt ist, daß der Brennerbetrieb nicht gestört vorrichtung;

wird. Der Katalysator kann durch die aktive Ver- F i g. 5 ist die Seitenansicht der Vorrichtung ge-

brennung in offener Flamme weitgehend entlastet maß Fig.4;

werden. F i g. 6 ist das Schaltschema der Vorrichtung ge-

Nach der Erfindung wird das besonders durch 25 maß Fig. 4 und 5;

eine Ausführungsform erreicht, bei der die Einfüh- F i g. 7 stellt einen Ejektor zur Vermischung von rung der Verbrennungsgase in die Abgase mittels Verbrennungsgas und Abgas dar.
eines Strahlapparates stattfindet. Das Abgasrohr Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist mit 1 dient als Treibrohr, die Leitung der Verbrennungs- die der Auspuffleitung 2 einer nicht dargestellten gase mündet in die Mischkammer des Strahl- 30 Brennkraftmaschine nachgeordnete Abgasentgiftungsapparates. Die Wandung der Fangdüsen und/oder anlage bezeichnet, die in den durch Pfeile gekenndes Treibrohres im Mündungsbereich kann gewellte zeichneten Richtungen von den Auspuffgasen durch- bzw. gefaltete Lamellen aufweisen, wobei eine ganz strömt wird. In der Abgasentgiftungsanlage sind besonders innige Vermischung eintritt. Katalysatorenpackungen 3, 4 und 5 im Abgasstrom

Die Oxydationsluftleitung kann ebenfalls in die 35 so vorgesehen, daß die Abgase durch sie hindurch-

Mischkammer des Strahlapparates einmünden, so treten müssen. Zwischen den einzelnen Katalysatoren-

daß Oxydationsluft auch während der Stillegung des packungen sind in der Abgasentgiftungsanlage 1

Brenners angesaugt wird. Druckschalter 6, 7 und 8 vorgesehen, die so einge-

Die Brennerkammer kann von einem Wärme- stellt sind, daß sie auf eine durch Verlegung der tauscher umgeben sein. Damit erwärmte Luft kann 40 Katalysatorenpackungen 3, 4 und 5 mit festen Abim Winter für die verschiedensten Heizaufgaben beim gasbestandteilen verursachte Druckerhöhung anKraftfahrzeug, z. B. zur Kabinenbeheizung, nutzbar sprechen und Signal geben.

gemacht werden. Selbstverständlich kann man in der Die bei 2 a aus der Auspuffleitung 2 austretenden wannen Jahreszeit auch die durch das Heizluft- Abgase weisen je nach Betriebszustand der Brenngebläse geförderte Luft zur Kühlung des Katalysators 45 kraftmaschine (Leerlauf/Vollast) Temperaturen von heranziehen. Andererseits kann man nicht die Ver- 150 bis 650° C auf.

brennungsgase, sondern ausschließlich die Heizluft Die Temperatur der Katalysatorpackung 3 ist dem-

zur Beheizung und Kühlung des Katalysators ver- entsprechend. Hinzu kommt noch die bei der Oxy-

wenden, wenn Störung des Brennerbetriebes unver- dation des Kohlenstoffes frei werdende Reaktions-

meidlich ist. 50 wärme und die bei der Nachverbrennung von unver-

Zu diesem Zweck kann die kalte und warme brannten Brennstoffteilchen in den Abgasen entSeite des Wärmetauschers über wenigstens eine Lei- stehende Verbrennungswärme. Erfindungsgemäß soll tung an die Abgasanlage vor dem Katalysator oder nun die Temperatur der Katalysatorpackung 3 bzw. an ein den Katalysator durchdringendes Rohrsystem der Abgase im Einlauf stutzen la der Entgiftungsangeschlossen sein. ' 55 anlage so geregelt werden, daß die zur Einleitung der

Der Brenner eines seine Ladung absatzweise selbst- CO-Verbrennung in der Katalysatorpackung 3 ertätig ansaugenden Schwingbrennergerätes, das in be- forderliche Mindesttemperatur von etwa 250° C bei kannter Weise eine Gebläseluftturbine in seinem jedem Betriebszustand erreicht wird und die Tem-Abgasstrom antreiben kann, kann als Brenner peraturen nach oben zwecks Vermeidung einer die dienen. 60 Katalysatorpackung zerstörenden Überhitzung be-

Die Auspuffanlage mit dem Katalysator kann in grenzt werden. Das geschieht gemäß der Erfindung

den Wärmetauscher einbezogen sein, so daß die bei mit Hilfe des Heiz- und Belüftungsgerätes 9 des

der katalytischen Oxydation freigesetzte Wärme- Kraftfahrzeuges, das zur Beheizung der schematisch

energie zu Heizzwecken genutzt ist. angedeuteten Fahrzeugkabine 10 dient. Das Gerät 9

Schließlich sieht die Erfindung bei Kraftfahrzeu- 65 besteht aus dem konzentrisch im Gerätegehäuse 9 α

gen, die mit einem Abgasturbolader aufgeladen wer- angeordneten Elektromotor 11, der das Heizluft-

deu, vor, den Verdichter als Brennergebläse zu gebläse 12 und das Verbrennungsluftgebläse 13 mit

verwenden. der Brennstoffzerstäubungseinrichtung 14 antreibt.

Anschließend an diese umlaufenden Geräteteile ist ist. Die Auspuffleitung 29 ist konzentrisch von dem

die Brennkammer 15 vorgesehen, die von einem Wärmetauscher 30 umgeben, der seinerseits von

äußeren hülsenartigen Nachverbrennungsraum 15 a dem bereits erwähnten Heizgasringraum 26 umhüllt

mit Abstand umgeben ist. Das Heizluftgebläse 12 ist. Der Wärmetauscher 30 ist über den Stutzen 30 a

drückt die geförderte Heizluft über die Luftkanäle 5 an das nicht dargestellte Luftfördermittel ange-

16 a und 166 und die Leitung 17 in den Fahrgast- schlossen. Für die Abführung der erhitzten Heizluft raum 10 sowie einen Teil in die Leitung 20, wenn zu den Heizstellen ist der Stutzen 30 & vorgesehen, die Klappe 18 a in der gezeichneten Stelle steht. Vor Der Abgasejektor 28 mündet in die mit ihrer den Ringkanälen 16 a und 16 & ist die Leitung 19 Mantelachse quer zur Auspuffleitung angeordnete vom Druckraum 12 a des Heizluftgebläses 12 abge- io Abgasentgiftungsanlage 31, in deren Längserstrekzweigt. Auch diese ist durch die Klappe 18 & ver- kung eine gewendelte Heizschlange 32 angeordnet sperrbar. Sämtliche Leitungen münden mit der an ist, die mittels der Leitung 32 a an den Ringheizraum den Brenner 15 angeschlossenen Verbrennungsgas- 26 angeschlossen und andererseits über die Leitung leitung 21 in das Einlauf stück la der Abgas- 32 6 mit dem Saugraum 28 a des Ejektors 28 verbunentgiftungsanlage 1, das in Verbindung mit der als 15 den ist. Die Heizschlange 32 dient als Halterung für Strahlrohr hineinragenden Auspuffleitung 2 als die beiderseits als Belag vorgesehenen Katalysator-Ejektor ausgebildet ist. packungen 33 a und 33 b. Durch die von der Luft-

Bei Durchtritt der Auspuffgase entsteht in den Versorgung 276 abgezweigte Leitung 27 b' wird dem

Leitungen 19, 20 und 21 ein den durchtretenden Katalysator 33 die zur Oxydation der in die Kammer

Abgasmengen proportionaler Unterdruck. In der 20 31a einströmenden Abgase benötigte Luft ständig

Stellung 18 a' und 18 6' der Klappen 18 a und 18 & zugeführt. Die bei geschlossenem Brennstoffventil 34

ist der Saugraum des Ejektors über die Leitungen in die Gemischaufbereitungseinrichtung 22 eingelei-

19 und 20 mit dem Druckraum 12 a des Gebläses 12 tete Luft durchtritt die Leitung 23, den Brenner 24, verbunden, wobei den aus der Mündung 2 a aus- die Heizgasleitung 25 und den Heizringraum 26 und tretenden Auspuffgasen mit der ständig der Leitung 25 gelangt über die Leitung 32 a in die Heiz- bzw.

20 entnommenen Oxydationsluft kühle Frischluft Kühlschlange 32, wo sie den Katalysator 33 kühlt, beigemengt wird. Die Katalysatorpackung 3 kann Dabei ist mit Hilfe des Magneten 35 nicht nur das durch Dosierung des Kühlluftstromes, z. B. durch Brennstoffventil 34 geschlossen gehalten, sondern Verstellung der Klappe 186, je nach den Eriorder- gleichzeitig der Schalter 36 a der Zündkerze 36 offen, nissen gekühlt werden. Nicht dargestellt ist ein in 3° Wird auf Heizung umgeschaltet, so betätigt der der Nähe der Katalysatorpackung 3 angeordneter Magnet 35 die Brennstoffzufuhr 34 und den Schalter Thermostat, mit dessen HiHe die Steuerung der 36 a und das in der Gemischaufbereitungseinrichtung Klappe 18 6 erfolgt. Soll die Katalysatorpackung 3 22 aufbereitete Brennstoffluftgemisch wird im Brenvorerwärmt, also auf Betriebstemperatur, gebracht ner 24 gezündet. Die Heizgase gelangen von hier in werden, wird die Klappe 18 b ganz geschlossen und 35 den Heizringraum 26, wo sie einen Teil ihrer Wärmedie Klappe 18 α nur so weit offen gehalten, daß die energie an die gegebenenfalls durch den Wärme-Katalysatorpackung über die Leitung 20 noch die tauscher 30 geführte Heizluft übertragen und in der zur Oxydation notwendige Luft erhält. Gleichzeitig Heiz-bzw. Kühlschlange 32 den Katalysatorstoff 33 α wird der Brenner des Heizgerätes gezündet und der und 33 b aufheizen.

Abgasentgiftungsanlage 1 über die Leitung 21 die 40 Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist vorerzeugten Verbrennungsgase zugeführt. Wenn das gesehen, die Heiz- bzw. Kühlschlange 32 mittels Heizgerät 9 in größter Nähe des Auspuffrohres 1 an- feiner Bohrungen als Traufe auszubilden, so daß die geordnet ist, wird die Flamme direkt durch die Ver- Kühlluft bzw. die Heizgase in der gesamten Katalybrennungsgasleitung 21 in den Abgasstrom hinein- satorerstreckung mit dem Katalysatorstoff in Berühgeblasen bzw. -gesaugt, so daß zusätzlich eine 45 rung kommen.

Flammenverbrennung der giftigen Abgasbestand- Eine besonders handliche und raumsparende Kom-

teile erfolgt. bination einer Abgasentgiftungsanlage mit dem Heiz-

Die Heizluft kann im Sommer mit Hilfe einer und Belüftungsgerät ist in F i g. 3 dargestellt,

weiter vorgesehenen Abblaseklappe in der Leitung Beim Ausführungsbeispiel ist mit 37 die Abgas-

17 abgeblasen werden, so daß die in diesem Fall nur 50 leitung der nicht dargestellten Brennkraftmaschine der Kühlung des Heizgerätes 9 dienende Frischluft bezeichnet. Die Mündung der Abgasleitung 37 ragt nicht in den Fahrgastraum gelangt. In der Stellung in das Ejektorgehäuse 38 hinein, das seinerseits an

18 a' wird der zur Verfugung stehende Gesamt- dem inneren Gehäuse 39 α gehalten ist. Im Gehäuse leitungsquerschnitt zusätzlich zu dem der Leitung 19 39 a sind im Abgasstrom zwei katalytisch wirkende zur Kühlung benutzt. 55 Filterschichten 40 und 41 vorgesehen. Die kataly-

Eine im Prinzip ähnliche und ebenfalls mit flüs- tische Filterschicht 30 ist temperaturempfindlich. Es sigem Brennstoff betriebene Heiz- und Belüftungs- ist ein bestimmter Temperaturbereich einzuhalten, einrichtung ist in F i g. 2 dargestellt. Hier ist die Am Ende des Gehäuses 39 α ist die Einlaufhutze 42 Heizvorrichtung jedoch schematisch in die Gemisch- mit zentraler Öffnung 42 a vorgesehen, deren Münaufbereitungseinrichtung 22, die Gemischleitung 23, 60 dung 42 b mit Leitschaufeln 43 bestückt ist. Gegenden Brenner 24, die Heizgasleitung 25 und den Heiz- über dem aus den Leitschaufeln 43 bestehenden Leitringraum 26 aufgegliedert. Der Verbrennungsluft- werk sind die Schaufeln 44 a der Turbine 44 angestutzen27 ist an eine nicht dargestellte Luftförder- ordnet. Im Abtrieb der mittels der Lager 45 a und vorrichtung angeschlossen. Der Zweig 27 a desselben 456 gestützten Turbinenwelle 46 ist das zweistufige führt zur Gemischaufbereitungseinrichtung 22 und 6g Gebläse 47 vorgesehen. Das Leitwerk 48 des Geder Zweig 276 mündet in den Saugraum 28 a des biases 47 ist an dem äußeren zylindrischen Gehäuse-Abgasejektors 28, dessen Strahlrohr die Auspuff- mantel 49 befestigt. Zwischen dem letzteren und dem leitung 29 der nicht dargestellten Brennkraftmaschine Gehäuse 39 6 ist der durch die Schottwand 50 stirn-

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seitig abgeschlossene Druckraum Sl des Gebläses 47 und 41 durchtretenden Abgase an und fördert diese

vorgesehen. Im Bereich des Druckraumes 51 ist der in den Ringraum 39 zwischen den Gehäusewandun-

Gehäusemantel 49 mit Abstand von einem weiteren gen 39 α und 39 b, von wo sie dann durch die Lei-

Gehäusemaiitel 52 umhüllt. Der gebildete Ringraum tung 39 c ins Freie oder in ein nachgeschaltetes

53 ist, wie durch Pfeil α angedeutet, mit dem Druck- 5 Schalldämpferglied strömen. Die Turbine hilft somit, raum 51 verbunden. Mit Hilfe der Schottwand 50 die bei diesem Betriebszustand träge strömenden ist der auf der Welle 46 gelagerte Elektromotor 54 Abgase zu beschleunigen und den durch die Katagehalten. Auf der anderen Seite der Schottwand 50 lysatorpackungen 40 und 41 erhöhten Strömungsund des Elektromotors 54 ist im Gerätegehäuse 49 widerstand zu überwinden.

das mit Hilfe des ebenfalls auf der Welle 46 ange- io Im Winterbetrieb wird die durch den Stutzen 49 b ordneten Verbrennungsluftgebläses 55 betriebene angesaugte Frischluft zur Beheizung von Heizstellen Heizgerät 56 koaxial angeordnet. Dieses besteht im bei Kraftfahrzeugen, z. B. für den Fahrgastraum, wesentlichen aus einem zylindrischen, stirnseitig ab- benutzt. Sie wird zu diesem Zweck zunächst in den geschlossenen Behälter 57, in dem Schottwände 58 Druckraum 51 eingeleitet, wo die im Ringraum 39 und 59 eingesetzt sind, die das Behälterinnere in 15 geführten Abgase ihre Wärme an sie übertragen. Soden Druckraum 60 des Verbrennungsluftgebläses 55, dann strömt sie durch den äußeren Ringraum 53 und die Brennkammer 61 und den Nachverbrennungs- die Öffnungen 49 a im Gehäusemantel 49 in den raum 62 mit dem Wärmetauscherring 62 a unter- Ringraum 64 des Heizgerätes, wo sie durch den teilen. An die Nachbrennkammer 62 ist die Abgas- Brenner 61 und den Nachbrenner 62/62 α weiter aufleitung 63 angeschlossen. Der Ringraum 64 zwischen 20 geheizt in Richtung des Pfeiles c den nicht darder Behälterwandung 57 und dem Gehäusemantel 49 gestellten Heizstellen zugeleitet wird,
ist durch die Durchbrüche 49 a in der Wandung des Im Sommer- bzw. Kühlbetrieb ist die Schaltung Gehäusemantels 49 mit dem Ringraum 53 verbun- mit Hilfe der den Katalysatorenpackungen 40 und 41 den. Die vom Gebläse 47 geförderte Luft tritt durch zugeordneten — nicht dargestellten — Maximaldiese, wie Pfeil b veranschaulicht, in den Ringraum 35 und Minimalthermostate so getroffen, daß der Ma-

64 über. In der Seitenkammer 61a der Brennkammer gnet 66 a das Ventil der Brennstoffdüse 61 & ge-61 ist eine Brennstoffdüse 61 & angeordnet. Der beim schlossen hält. Bei Überschreitung der vorgegebenen Betrieb in einem feinen Strahl eingespritzte Brenn- Höchsttemperatur wird der Magnet 66 b erregt und stoff wird an der Oberfläche der im Abtrieb der dabei der Ventilkörper 67 vom Ventilsitz 38 d der Welle 46 befindlichen Zerstäubertrommel 55 a ver- 30 Ejektorbelüftungsleitung 38 a abgehoben. Die im dampft und mit dem durch die aus dem Druckraum Ringspalt 53 unter Druck stehende Luft strömt nun-

60 des Verbrennungsluftgehäuses 55 geförderten mehr in den Ejektoransaugraum 38 a, wo sie mit den Verbrennungsluft vermischt und durch die Zünd- aus der Auspuffleitung 37 austretenden Abgasen gekerze 65 gezündet, mischt wird und diese kühlt.

Soweit die an sich bekannte Funktionsweise des 35 Die Schaltung ist im übrigen so getroffen, daß

Heizgerätes 56. beim Betrieb der Brennkraftmaschine der Elektro-

Die mit Hilfe des außen am Gehäusemantel 49 motor 54 ausgeschaltet wird, so daß die Turbine 44

vorgesehenen Magnetventils 66 a und des am Ge- nun allein das Luftgebläse 47 antreibt,

häusemantel 52 vorgesehenen Magneten 66 b des Im Sommer- wie auch im Winterbetrieb wird bei

nicht dargestellten Schalters für den Elektromotor 40 Umschaltung auf Kühlung die Abgasleitung 63 über

54 treffbaren Schaltungen sind folgende: den Zweig 63 b mit der Einlaufhutze 42 verbunden. Der Elektromotor 54 ist an die Stromversorgung Diese ist an der engsten Stelle 63 V zur Erzeugung

der nicht dargestellten Brennkraftmaschine so an- eines Soges als Ejektor ausgebildet und nur mit desgeschlossen, daß er sofort beim Einschalten des sen Hilfe ist es möglich, die einen geringeren Druck Zündstromkreises Strom enthält. Gleichzeitig wird 45 als die Brennkraftmaschinenabgase aufweisenden der an der Stirnseite des Elektromotors 54 vor- Brennerabgase in den Gesamtabgasstrom einzugesehene Zündstromunterbrecher an die Zündkerze leiten.

65 angeschlossen. Mit dem Anlaufen des Elektro- In Fig. 4, 5 und 5a ist eine Heiz-und Belüftungsmotors 54 wird durch vorgesehene, nicht dargestellte vorrichtung mit Antrieb durch den Elektromotor 71 Schaltmittel der Erregerstromkreis das Magnetventil 50 dargestellt. Mit 72 ist das im Abtrieb desselben an-

66 a geschlossen und das Ventil der Brennstoffdüse geordnete als Luftfördermittel dienende Kapsel-

61 & geöffnet. Der Umschalthahn 64 wird durch den gebläse und mit 73 die Luftleitung zu dem als Bren-Magneten66ö gleichzeitig so gestellt, daß der bei ner ausgebildeten Saugraum 74 des Abgasejektors 75 63 d an den Ejektorsaugraum 38 angeschlossene bezeichnet. 76 ist die Auspuffleitung der nicht dar-Zweig63a an die Abgasleitung angeschlossen ist. 55 gestellten Brennkraftmaschine, 77 die aus der Brenn-

Die sich in der Brennkammeroi bildende Heiz- stoffpumpe77a, dem Brennstoffregler77& und dem

flamme wird in die Abgasleitung 63 geblasen. Von Magnetventil 77 c bestehende Brennstoffzuführungs-

hier aus werden die Abgase durch den Abzweig- einrichtung mit dem Einlauf stutzen 77 d zum Ejek-

stutzen63a in den Saugraum 38 a des Abgasejektors tor, 78 ist die in den Saugraum 74 hineinragende

38 mit einer den herrschenden Druckverhältnissen 60 Zündkerze, deren Unterbrechereinrichtung auf der

entsprechenden Intensität angesaugt bzw. gedrückt Welle des Elektromotors 71 vorgesehen ist. 79 ist

und hier mit den aus der Auspuffleitung 37 der die Abgasentgiftungsanlage mit der diagonal ange-

Brennkraftmaschine austretenden Abgasen ver- ordneten Katalysatorpackung 80, deren Temperatur

mischt und diese somit aufgeheizt. Die Abgase über- von dem Thermoschalter 81 überwacht wird,

tragen beim Durchtritt durch die Katalysator- 65 Bei dieser Ausführung, bei welcher der Ejektor

packungen 40 und 41 einen Teil ihrer Wärme an gleichzeitig den Brenner darstellt, wird neben der

diese. Während des Betriebes des Elektromotors 54 Aufheizung des Katalysators 80 in der Heizstellung

saugt die Turbine 44 die durch die Katalysatoren 40 gleichzeitig auch eine sehr intensive Nachverbren-

nung der giftigen Abgasbestandteile durch, die bis in die Katalysatorkammer 79ö hineingeblasene offene Flamme erzielt.

In Fig. 5a ist eine abgewandelte Ausführungsform des Ejektors 75 dargestellt. Um eine weit- gehende Vermischung und damit intensive Nachverbrennung der Abgasteile sicherzustellen, ist die Wandung des Abgasrohres 76 im Bereich der Mündung 76a mit gefalteten Lamellen versehen. Der aus der Abgasleitung 76 austretende Abgasstrom verteilt sich sternförmig in den Austrittslamellen und bildet dadurch eine sehr große Oberfläche mit dem sekundären Medium. Dadurch wird erreicht, daß auf kurzem Weg eine Nachverbrennung möglich ist, ohne widerstandserhöhende Siebe in den Strömungsweg einbauen zu müssen.

Am Ausführungsbeispiel einer Abgasentgiftungsanlage mit Heiz- und Kühlvorrichtung, die durch einen dreiteiligen Kompressor 82 angetrieben wird, der seinerseits von der Brennkraftmaschine 83 angetrieben wird, ist in Fig. 6 eine Schaltungsanordnung schematisch dargestellt. Mit 84 ist hier die Auspuffsammelleitung, mit 85 die Abgasentgiftungsanlage, mit 86 a und 86 & die beiden Grenzwertthermostate zu ihrer Überwachung dargestellt. 87 ist eine Ringbrennkammer, 88 die daran angeschlossene Brennstoffversorgung und 89 das Zündorgan.

Die Oxydationsluft für den Abgasentgifter 85 wird im Betrieb ständig aus dem Teil 82 α des Kompressors 82 durch die Leitung 90 entnommen. In der Leitung 90 ist eine Drosselklappe 91 vorgesehen, die mit dem Beschleuniger der Brennkraftmaschine 83 so zusammenwirkt, daß die Dosierung der Oxydationsluft proportional zu den Gasmengen erfolgt. Die Kühlluftleitung 92 ist vom Teil 82 b, die Verbrennungsluftleitung 93 vom Teil 82 c des Kompressors abgezweigt. In der Brennstoffversorgungsleitung 88 und in den Luftleitungen 92 und 93 ist je ein Magnetventil 88 a, 92 a und 93 a vorgesehen. Mit Hilfe des Thermoschalters 86 a wird die untere Temperaturgrenze geregelt, die zum Betrieb der Abgasentgiftungsanlage 85 erforderlich ist. Bei Unterschreitung der vorgegebenen Temperatur wird die Brennstoffzufuhr über das Magnetventil 88 α und die Verbrennungsluftzufuhr über das Magnetventil 93 α freigegeben. Das im Ringbrenner 87 gebildete Brennstoffluftgemisch wird mit Hilfe der Zündkerze 89 gezündet und die Flamme bzw. die Heizgase in die Kammer 85 α der Abgasentgiftungsanlage 85 eingeblasen. Wird während des Betriebes die obere, durch den Thermoschalter 86 b kontrollierte Temperatur überschritten, so schaltet dieser den Erregerstromkreis der Magnetventile 88 α und 93 a ab und schließt den des Magnetventils 92 & an die Stromversorgung an, wobei der Abgasleitung 84 durch die Kühlluftleitung 92 so lange Kühlluft zugeführt wird, bis der Sollwert wieder erreicht ist.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Temperatur-Regelanordnung für Katalysatoren in Kraftfahrzeugabgasanlagen mit Nachverbrennung brennbarer Abgasbestandteile unter Oxydationsluftzusatz, bestehend aus einer Vorrichtung, die mittels Heizung das Abgas erwärmt und die bei ausgeschalteter Heizung das Abgas mittels durch Gebläse zugeführter Luft kühlt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer mit einem Gebläse (12,13) kombinierten, mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen betriebenen Brennkammer (15) besteht, die eine Verbrennungsluftzuführung (13) und einen Verbrennungsgasauslaß (21) enthält, daß der Verbrennungsgasauslaß der Brennkammer vor dem Katalysator (3,4,5) in die Abgasanlage (1) eingeführt ist und daß den Brenner (9) ein- und ausschaltende Thermostate angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner so in der Nähe der Abgasleitung angeordnet ist, daß die Brennerflamme durch die Leitung für die Verbrennungsgase bis zur Abgas-Zusatzluft-Mischung hinreicht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Verbrennungsgase in die Abgase mittels eines Strahlapparates stattfindet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung an der Mündung des Treibrohres und/oder die Fangdüsenwandung des Strahlapparates im Bereich derselben gewellte bzw. gefaltete Lamellen aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydationsluftzuleitung ebenfalls in den Strahlapparat mündet.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer von einem Wärmetauscher umgeben ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kalte und/oder warme Seite des Wärmetauschers über wenigstens eine Leitung an die Abgasanlage vor dem Katalysator oder an ein den Katalysator durchdringendes Leitungssystem angeschlossen ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher mit der Kraftfahrzeugkabine zwecks Beheizung verbunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein seine Ladungen absatzweise selbst ansaugendes Schwingbrennergerät als Brenner dient, das seinerseits in an sich bekannter Weise eine Gebläseluftturbine in seinem Abgasstrom antreiben kann.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Katalysator enthaltene Teil der Auspuffanlage in den Wärmetauscher einbezogen ist.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennergebläse der Verdichter eines gegebenenfalls zur Aufladung des Kraftfahrzeugmotors vorhandenen Abgasturboladers angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 563 757, 470 389.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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