DE2337228A1

DE2337228A1 - Brennkraftmaschine mit einer auslassleitung mit reduktionskatalysator und oxydationskatalysator

Info

Publication number: DE2337228A1
Application number: DE19732337228
Authority: DE
Inventors: Joerg Dr Abthoff; Reiner Kreeb; H-Dieter Dipl Ing Schuster
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1973-07-21
Filing date: 1973-07-21
Publication date: 1975-02-06
Also published as: GB1481103A; FR2238039A1; JPS5042221A; US4125997A; IT1016347B; FR2238039B1

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Palm / Stuttgart-Untertürkheim 20. Juli 1973

Brennkraftmaschine mit einer Auslaßleitung mit Reduktionskatalysator und Oxydationskatalyeator

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einer Auslaßleitung, in der ein Reduktionskatalysator und stromab von diesem ein Oxydationskatalyaator angeordnet sind, wobei in der Startphase der Brennkraftmaschine dem Reduktionskatalysator und im betriebewarmen Zustand der Brennkraftmaschine dem Oxydationskatalysator Zusatzluft zugeführt wird.

Die beiden Katalysatoren erreichen auch bei betriebswarmer Brennkraftmaschine oft nicht die für ihre Wirkung günstigsten Temperaturen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn vor dem Reduktionskatalysator oder dem Oxydationskatalysator ein längeres Stück der Auslaßleitung liegt, in der sich die Abgas« abkühlen können. Die Abgase kühlen sich auch dadurch ab, daß die Reduktion ein endothermer Vorgang ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beiden Katalysatore auch unter ungünstigen Umständen auf einer für ihre Wirkung günstigen hohen Tenperatur zu halten.

Die Aufgabe ist erfindungsgewäß dadurch gelöst, daß ein Teil der Zusatzluft des Reduktionskatalysator auch in betriebswareen

409886/0745

- 2 - Daim 9831A

Zustand der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Die erfindungsgemäß zugeführte Luft bewirkt, daß im Reduktionskatalysator, und zwar in einem in Strömungerichtung vorne gelegenen Teil von ihm, der Reduktion eine exotherme Oxydation überlagert wird, die eine Erhöhung der Temperatur im Reduktionsund auch im Oxydationskatalysator bewirkt, so daß diese eine bessere Wirkung zeigen.

Es ist vorteilhaft, wenn der dem Reduktionskatalysator zugeführte Teil der Zusatzluft zwischen drei und zwanzig Prozent der gesamten Zusatzluft beträgt. Dabei bewirkt die mit Hilfe dieser Luft durchgeführte Oxydation eine genügende Erhöhung der Temperatur, ohne daß die Reduktion im Reduktionskatalysator wesentlich gestört wird.

In einer weiteren Verbesserung der Erfindung ist stromauf vom Reduktionskatalysator in der Auslaßleitung in an sich bekannter Weise ein Oxydationskatalysator geringen Volumens, vorzugsweise von etwa zehn bis zwanzig Prozent desjenigen des Reduktionskatalyaators, angeordnet, der von der dem Reduktionskatalysator zugeführten Zusatzluft durchströmt wird. Dieser klein» Oxydationakatalysator, der somit zwischen dem Reduktionskata1ysatcr und der Mündung der Zusntzluftleitung in die Auslaßleitung liegt, übernimmt die erste Oxydation, so daß der Reduktionskatalysator nicht damit belastet wird. Die Vorschaltung eines kleineren Oxydationskatalysators vor den Reduktionskatalysator ist bereits aus der DT-OS 2 222 467 bekannt, jedoch soll hier lediglich der noch in den Abgasen verbliebene geringe Rest an Sauerstoff beseitigt werden, um anschließend eine bessere Reduktion zu erreichen.

In einer Brennkraftmaschine mit einer Leitung für die Zusatzluft, die sich in zwei Leitungen gabelt, von denen die eine zum

409886/0745

- 3 - UaIm 9831/fr

Kecitikt ionekatalyeator und die andere zum Oxydationskatalysator führt, mit einem Dreiwege-Ventil in der Gabelung,kann das Ventil in der ersten Endete llung die Leitung zum Reduktion·- katalysator öffnen und die Leitung zum Oxydationskatalysator schließen sowie in der zweiten Kndstellung die Leitung zum Oxydationskatalysator öffnen und die Leitung zum Reduktionskatalysator mit einem Offnungsquerachnitt offen halten, der im Verhältnis zum Offnungaquerachnitt der Leitung zum Oxydations· katalysator gering ist. Mit den beiden Endetellungen dea Ventile wird die Führung der Zusatzluft in der Startphaae und im betriebswarmen Zustund der Brennkraftmaschine gesteuert. Es sind alii- I berfjangazustände zwischen den beiden Endetellungen des Ventils möglich.

Line günstige Aufteilung der Zusatzluft bei betriebswarmer Hrennkraftmaschine ergibt sich, wenn in der zweiten Endstallung des Ventile der Offnungsquerachnitt der Leitung zum Heduktionskatalysator etwa zehn Prozent des Offnungsquerschnitts der Leitung zum Oxydationskatalysatora beträgt.

Dieser kleinere Öffnungsquerschnitt kann dadurch gebildet worden, daü der Schlieükörper des Ventile in der zweiten Fnd-• tel lung nicht vollständig schließt. Cine andere mögliche Aueführungeform besteht darin, daß in der zweiten Endstollung des Ventils der die Leitung zum Reduktionskatalysator üi Tuende Offnungsquerschnitt als mindestens eine Bohrung im Ventilgehäuse oder im Scliließkörper ausgebildet ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgagenstand in einem Ausfuhrungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 ( int Auslaßleitung einer Brennkraftmaschine nit I "i t utiRtn zur Zuführung von Zusatzluft,

409886/0745

- k - . Palm 9831A

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Ventil in den Leitungen für die Zusatzluft und

Fig. 3 einen Querschnitt wie in Fig. 2 durch ein anders gestaltetes Ventil.

Die aus der Brennkraftmaschine 1 austretenden Abgase durchströmen in der Auslaßleitung 2 drei hintereinander liegende Katalysatoren, und zwar zunächst einen Oxydationskatalysator 3, dann einen Reduktionskatalysator k und schließlich wieder einen Oxydationskatalysator 5. Der erste Oxydationskatalysator ist bedeutend Heiner als der Reduktionskatalysator k_t ihre Volumen verhalten sich vorzugsweise etwa wie eins zu zehn bis eins zu fünf. Diese beiden Katalysatoren 3 und k sind dicht hintereinander in einem gemeinsamen Katalysatorbett 6 angeordnet, während sich der zweite Oxydationskatalysator 5 in einem gesonderten Katalysatorbett 7 befindet.

Zu Deginn der beiden Katalysatorbetten 6 und 7 mündet je eine Leitung 8 und 9 für die Zuführung von Zusatzluft in die Auslaßleitung 2. Die Leitungen 8 und 9 gehen von einem Dreiwegeventil aus, das über eine weitere Leitung 11 mit einem nicht dargestellten Luftförderer verbunden ist.

Da» in den Fig. 2 und 3 näher dargestellte Dreiwegeventil 10 besteht im wesentlichen aus Ventilgehäuse 12 und Schließkörper mit axial bewegbarer Stange 1U, an der zwei Schlieüplatten 16 und 17 befestigt sind. In der oberen Endstellung des Schließkörpers 13 verschließt die Schließplatte 16 die Leitung 9, so daß die durch die Leitung 11 einströmende Luft durch die Leitung 8 vor den Oxydationekatalysator 3 und den Reduktionskatalysator k gebracht wird.

409886/0745

- 5 - Palm 9831A

In dar untaran Endeteilung das Schließkörpar· 13 iat dia Leitung 9 geöffnet, ao daß dam Oxydationakatalyaator 5 Zusatzluft mg·führt wird. Durch Öffnungen 18 in der oberen Schließplatte 17 kann jedoch weiterhin ein Teil der Zusatzluft durch die Leitung 8 vor den Oxydationakatalyaator 3 und den Reduktionakatalyaator k geführt werden. Eine aolche Öffnung kann auch in der Wand 15 dea Gehäuses 12 vorgesehen sein.

Wie in Fig. 3 dargestellt, iat es auch möglich, daß in der unteren Endstellung des Schließkörpers 13 die Schließplatte 17 nicht vollständig schließt, so daß ein Öffnungsquerschnitt 19 erhalten bleibt, durch den Zusatzluft in die Leitung 8 strömen kann. Zur Festlegung der unteren Endstellung des Schließkörpers 13 ist an der Stange 14 ein Anachlag 20 befestigt, der an einen Deckblech 21 des Dreiwegeventils 10 anschlägt.

409886/0745

Claims

- 6 - Daim 9831/U

Ansprüche

1. Brennkraftmaschine mit einer Auslaßleitung, in der ein Reduktionskatalysator und stromab von diesem ein Oxydationskatalysator angeordnet sind, wobei in der Startphase der Brennkraftmaschine dem Reduktionskatalysator und im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine dem Oxydationskatalysator Zusatzluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Zusatzluft dem Reduktionskatalysator {k) auch im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine (i) zugeführt wird.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Reduktionskatalysator (k) zugeführte Teil der Zusatzluft zwischen drei und zwanzig Prozent der gesamten Zusatzluft beträgt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf vom Reduktionskatalysator (k) in der Auslaßleitung (2) in an sich bekannter Weise ein Oxydationskatalysator (3) geringen Volumens, vorzugsweise von etwa zehn bis 20 Prozent desjenigen des Reduktionskatalysators (O₁ angeordnet ist, der von der dem Reduktionskatalysators (k) zugeführten Zusatzluft durchströmt wird.

k. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bis 3 mit einer Leitung für die Zusatzluft, die sich in zwei Leitungen gabelt, von denen die eine zum Reduktionskatalysator und die andere zum Oxydationskatalysator führt, mit einem Dreiwegeventil in der Gabelung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (lO) in der ersten Endstellung die Leitung (8) zum Reduktionskatalysator (h) öffnet und die Leitung (9) zum Oxydationskatalysator (5) schließt sowie in der zweiten Endstellung die Leitung (9) ztun Oxydationskatalysator (5) öffnet und die

409886/0745 - 7 -

- 7 - Daim 9831A

Leitung (8) zum Reduktionakatalyeator (U) mit einen Öffnungequerschnitt (19, Öffnungen 18) offen hält, der im Verhältnis zum Öffnungsquerschnitt der Leitung (9) zum Oxydationskatalysator (5) gering ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch U, dadurch gekenn» zeichnet, daO in der zweiten Endstellung der Öffnungsquerschnitt (19(Öffnungen 18) der Leitung (8) sum Reduktionekatalysator (U) etwa zehn Prozent des Öffnungsquerschnitts der Leitung (9) sum Oxydationakatalysator (5) beträgt.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch U oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (13) des Ventils (1O) in der zweiten Endeteilung nicht voIbtändig schließt.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch U oder 5t dadurch gekennzeichnet, daß der in der zweiten Endstellung die Leitung (8) sum Reduktionekatalysator (U) öffnende Öffnungsquerschnitt (I9i Öffnungen 18) als mindestens eine Bohrung im Ventilgehäuse (12·) oder im Schlleßkörper (13) ausgebildet ist.

409886/0745

Lee

r s e

ite