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DE2321578A1 - Katalytisches abgas-reinigungsgeraet - Google Patents

Katalytisches abgas-reinigungsgeraet

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DE2321578A1
DE2321578A1 DE2321578A DE2321578A DE2321578A1 DE 2321578 A1 DE2321578 A1 DE 2321578A1 DE 2321578 A DE2321578 A DE 2321578A DE 2321578 A DE2321578 A DE 2321578A DE 2321578 A1 DE2321578 A1 DE 2321578A1
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DE
Germany
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exhaust gas
catalytic converter
catalytic
catalyst
cleaning device
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DE2321578A
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Karl-Heinz Dipl Ing Dr Lange
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Description

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Katalytisches Abgas-Reinigungsgerät
R 28
Die Erfindung betrifft ein katalytisches Abgas-Reinigungsgerät für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem einen Katalysator aufnehmenden Gehäuse mit wenigstens einem Einlaß- und einem Auslaßkanal.
Es sind katalytische Abgas-Reinigungsgeräte der genannten Art bekannt (DT-AS 2 045 565), bei denen im Einlaßkanal zum Schütze der Katalysatormasse gegenüber den sie anströmenden, sehr heißen Abgasen ein zu den einströmenden Abgasen weisend konkav ausgebildeter kleiner Schutzschild vorgesehen ist, der im Bereich der Symmetrieachse des Katalysators fest angeordnet ist. Hierdurch wird zwar eine gleichmäßige Beaufschlagung des Katalysators bei großen Abgasdurchsätzen erzielt, jedoch hat sich bei einer Einrichtung dieser Art als besonders nachteilig erwiesen, daß durch die gleichmäßige Beaufschlagung unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine sich die Aufheizungsphase des Katalysators über einen unerwünscht langen Zeitraum erstreckt»
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung am Katalysator zu schaffen, durch die dieser Nachteil vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Einlaßkanal vor dem Katalysator ein in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators verstellbares Stauelement angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist, daß das Stauelement im niedrigen Temperaturbereich des Katalysators die Abgase im wesentlichen auf das Zentrum des Katalysators strömen lässt und bei erhöhter Katalysatortemperatur das Stauelement eine im
— 2 —
- 2 - -.Λ.' R 28
wesentlichen gleichmäßige Beaufschlagung des Katalysators bewirkt„ Hierbei ist es möglich, daß das Stauelement an einem am Gehäuse des Katalysators befestigten Bi-Metall derart angeordnet ist, daß im niedrigen Temperaturbereich des Katalysators das Stauelement annähernd außerhalb des Abgasstromes und bei erhöhter Katalysatortemperatur annähernd in der Mitte des Abgasstromes liegt. Ein weiteres Ausführungsbeispiel, ist darin zu sehen/ daß das Stauelement auf einer Achse drehbar annähernd in der Mitte des Abgasstromes angeordnet ist und wobei die Achse derart in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators verdreht wird, daß das Stauelement im niedrigen Temperaturbereich des Katalysators in Strömungsrichtung des Abgasstromes und bei erhöhter Katalysatortemperatur quer zum Abgasstrom zu liegen kommt. Die Achse kann hierbei zum Beispiel mit einem Stellmotor zusammenwirken, der von einem im Bereich des Katalysators, vorzugsweise hinter dem Katalysator, angeordneten Temperaturfühler beeinflußt wird. Der Temperaturfühler kann auch in einem Raum zwischen zwei im Katalysatorgehäuse mit Abstand hintereinander liegende Katalysatoren angeordnet sein. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist darin zu sehen, daß auf der Achse ein Hebel fest angeordnet ist, der mit einem im Temperaturbereich des Katalysators angeordneten BI-Metall zusammenwirkt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die erfindungsgemäße Steuerung eines Stauelementes nach dem Start der Brennkraftmaschine die Abgase nur auf das Zentrum des Katalysators geleitet werden, wodurch eine sehr schnelle Aufheizung dieses Bereiches des Katalysators erfolgt und nach dem Erreichen einer vorbestimmten Temperatur durch das Stauelement eine gleichmäßige Beaufschlagung des Katalysators bewirkt wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Katalysator sehr schnell auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der er voll wirksam wird, so daß die gerade bei noch verhältnismäßig kühler Brennkraftmaschine besonders viel gesundheitsschädliche Bestandteile aufweisenden Abgase frühzeitig gereinigt werden und durch die gleichmäßige Beaufschlagung des Katalysators nach dem Erreichen dieser Temperatur die Lebensdauer des Katalysators erheblich erhöht wird.
. .- 3 - 23M578
In den Zeichnungen, die beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Steuerung eines Stauelementes zeigen, sind Figur 1 ein Katalysator mit einem im Einlaßkanal verschwenkbar angeordneten Stauelement, und
Figur 2 ein Katalysator mit einem im Einlaßkanal drehbar angeordneten Stauelement, . ,
In der Figur 1 ist mit 1 der Katalysatortopf, mit 2 das Gehäuse des Katalysators und mit 3 der Katalysator (Monolyth oder Schüttgut) bezeichnet. Das Gehäuse 2 weist einen Einlaßkanal 4 und einen Auslaßkanal 5 für die Abgase auf. An dem Gehäuse 2 ist im Bereich des Einlaßkanales 4 ein Bi-Metall 6 befestigt, an dem endseitig ein Stauelement 7 von beliebiger Form, vorzugsweise von flacher, ovaler Form angeordnet ist, das zweckmäßigerweise perforiert ist. :
Wird eine nicht- dargestellte Brennkraftmaschine angelassen, so nimmt das Bi-Metall β zusammen mit dem Stauelement 7 die in Vollinien dargestellte Lage ein. Die Abgase werden dadurch auf das Zentrum des Katalysators J geleitet, wodurch dieser schnell auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der der Katalysator J voll wirksam wird. Die dadurch im Bereich vor dem Katalysator J entstehende Wärme bewirkt ein Verschwenken des Bl-Metalles β und des daran befestigten Stauelementes 7 in die strichpunktiert dargestellte Lage, so daß die Abgase zuerst auf das Stauelement 7 treffen und dadurch eine gleichmässige Beaufschlagung des Katalysators 3 erzielt wird.
In der Figur 2 ist mit 8 der Katalysatortopf, mit 9 das Gehäuse und mit 10 und 11 die im Gehäuse 9 hintereinander liegend angeordneten Katalysatoren bezeichnet. Das Gehäuse 9 weist einen Einlaßkanal 12 und einen Auslaßkanal IJ für die Abgase auf. In dem Bereich des Einlaßkanales 12 vor dem Katalysator 10 ist im Abgasstrom auf einer Achse 14 das Stauelement 15 verdrehbar angeordnet. Diese Achse 14 wirkt entweder mit einem Stellmotor 16 zusammen, der von einem in dem Raum 17 zwischen den Katalysatoren 10 und 11 ange- · ordneten Temperaturfühler l8 bzw. von einem hinter dem Katalysator im Abgasstrom angeordneten Temperaturfühler 19 angesteuert wird,
- 4 409 846/0 542
oder Ist mit einem Hebel 20 versehen, der mit einem im Temperaturbereich des Katalysators 8 angeordneten Bi-Metall 21 zusammenwirkt»
Wird die nicht gezeigte Brennkraftmaschine angelassen, so nimmt das Stauelement 15 die strichpunktiert dargestellte Lage ein. Die Abgase werden dadurch auf die Zentren der Katalysatoren 10 und 11 geleitet, wodurch diese schnell auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der die Katalysatoren 10 und 11 wirksam werden. Wirkt das Stauelement 15 mit dem Stellmotor 16 zusammen, so wird das Stauelement 15 bei einer vorbestimmten Temperatur im Katalysator 8, gesteuert von dem Temperaturfühler 18 bzw. 19, durch den Stellmotor 16 In die mit Vollinien dargestellte Lage geschwenkt. Hierbei ist es auch denkbar, einen einteiligen Katalysator zu verwenden und hinter diesem einen Temperaturfühler anzuordnen. Ist die Achse 14 mit dem Hebel 20 versehen, wird das Stauelement 15 über diesen von dem im unmittelbaren Eirflußbereich der Kätalysatortemperatür an beliebiger Stelle angeordnetem Bi-Metall 21 in die mit Vollinien dargestellte Lage geschwenkt, so daß die Abgase zuerst auf das Stauelement 15 treffen und dadurch eine gleichmässige Beaufschlagung der Katalysatoren 10 und 11 erzielt wird*.
409 84 6/0 542

Claims (7)

- 5 - R S chut zreeht sans prüche
1. Katalytisches Abgas-Reinigungsgerät für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem einen Katalysator aufnehmenden Gehäuse mit wenigstens einem Einlaß- und einem Auslaßkanal, dadurch gekennzeichnet, daß im Einlaßkanal (4, 12) vor dem Katalysator (3, 10, 11) ein in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators (3, 10, 11) verstellbares Stauelement (7, 15) angeordnet ist.
2. Katalytisches Abgas-Reinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stauelement (7, 15) im niedrigen Temperaturbereich des Katalysators (3, 10, 11) die Abgase im wesentlichen auf das Zentrum des Katalysators (3, 10, 11) strömen lasst und bei erhöhter Katalysatortemperatur das Stauelement (7i 15) eine im wesentlichen gleichmäßige Beaufschlagung des Katalysators (3> 10, 11) bewirkt.
3· Katalytisches Abgas-Reinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stauelement (7) an einem am Gehäuse (2) des Katalysators (3) befestigten Bi-Metall (6) derart angeordnet ist, daß im niedrigen Temperaturbereich des Katalysators (1) das Stauelement (7) annähernd ausserhalb des Abgasstromes und bei erhöhter Katalysatortemperatur annähernd in der Mitte des Abgasstromes liegt.
4. Katalytisches Abgas-Reinigungsgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stauelement (15) auf einer Achse (14) drehbar annähernd in der Mitte des Abgasstromes angeordnet ist und wobei die Achse (14) derart in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators (10, 11) verdreht wird, daß das Stauelement (15) im niedrigen Temperaturbereich des Katalysators (10, 11) in Strömungsrichtung des Abgasstromes und bei erhöhter Katalysatortemperatur quer zum Abgasstrom zu liegen kommt.
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5. Katalytlsehes Abgas-Reinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (14) mit einem Stellmotor (16) zusammenwirkt, der von einem im Bereich des Katalysators (10, 11), vorzugsweise hinter dem Katalysator (ll), angeordneten Temperaturfühler (19) beeinflusst wird.
6. Katalytisches Abgas-Reinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (l8) in einem Raum (17) zwischen zwei im Katalysatorgehäuse (9) niit Abstand hintereinander liegende Katalysatoren (10, 11) angeordnet ist.
7. Katalytisches Abgas-Reinigungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (14) ein Hebel (20) fest angeordnet ist, der mit einem im Temperaturbereich des Katalysators (10, 11) angeordneten Bi-Metall (21) zusammenwirkt.
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