DE19504208A1 - Abgaskonverter mit einem Katalysator und einem diesem vorgeschalteten Brenner - Google Patents
Abgaskonverter mit einem Katalysator und einem diesem vorgeschalteten BrennerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskonverter gemäß dem Oberbe
griff des Patentanspruchs. Bei einem aus der DE-OS 42 08 624
F01N 3/36 bekannten Abgaskonverter dieser Art mündet das
Brennerrohr ohne Beeinträchtigung des Querschnitts der Abgas
leitung in diese ein, ragt also nicht in diese hinein. Durch
diese Maßnahme soll eine Beeinträchtigung der Abgasströmung in
der Abgasleitung vermieden werden. Der beispielsweise nur nach
einem Kaltstart arbeitende Brenner liefert mithin heiße Brenner
gase in einen in Strömungsrichtung der Abgase vor dem Kataly
sator liegenden Bereich der Abgasleitung, der außerdem Sekundär
luft zugeführt wird. Dadurch bewirken die heißen Brennergase
nicht nur eine Beschleunigung der Erwärmung des Katalysators auf
seine Arbeitstemperatur (Anspringtemperatur), sondern durch ihre
hohe Temperatur auch eine Umsetzung störender Abgasbestandteile
durch thermische Reaktion in diesem Bereich der Abgasleitung.
Insofern hat der Brenner also eine doppelte Funktion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen
Abgaskonverter zu schaffen, in dem die Ausnutzung des Wärme
inhalts der Brennergase mit minimalem zusätzlichem Aufwand
optimiert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn
zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.
Während der zitierte Stand der Technik die Wärme der Brennergase
- abgesehen für die Erwärmung des Katalysators - nur zur Er
zielung einer thermischen Abgasreaktion heranzieht, sieht die
Erfindung - ggf. zusätzlich zu einer derartigen thermischen
Reaktion - eine Ausnutzung der Wärme der Brennergase zur Auf
heizung einer dünnen Schicht katalytisch aktiven Materials im
Wege des zuströmenden Abgases vor, so daß der Brenner gleichsam
zu einem Vorkatalysator ergänzt ist. Bekanntlich werden aus
einem relativ kleinen Vorkatalysator und einem relativ großen
Hauptkatalysator bestehende Abgaskonverter verwendet, deren
Vorkatalysator mit seiner kleinen Masse bei einem Kaltstart der
die Abgase liefernden Brennkraftmaschine relativ schnell auf
seine Arbeitstemperatur erwärmt wird; dadurch wird eine Zeit
spanne überbrückt, die erforderlich ist, damit der relativ große
Hauptkatalysator durch die Wärme der Abgase und die bei der
katalytischen Reaktion am Vorkatalysator abgegebene Wärme auf
seine Arbeitstemperatur gebracht wird.
Bei der Erfindung wird also ein derartiger, eine kleine Masse
aufweisender Vorkatalysator gleichsam dadurch gewonnen, daß
ein in die Abgasleitung hineinragender, verständlicherweise
möglichst strömungswiderstandsarm gestalteter Bereich des
Brenners, insbesondere des Brennerrohres, mit einer demgemäß
durch den Wärmegehalt der Brennergase aufgeheizten Schicht aus
an sich von üblichen Katalysatoren her bekanntem katalytisch
aktiven Material versehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand
der Zeichnung erläutert, die einen Längsschnitt durch eine mit
der Erfindung ausgerüstete Abgasanlage einer Kraftfahrzeug-
Brennkraftmaschine wiedergibt.
Die Abgasleitung 1 enthält das Gehäuse 2 zur Aufnahme des Kata
lysators 3 üblichen und daher nicht zu beschreibenden Aufbaus.
Die bisher angegebene Anordnung wird im Sinne der Pfeile von Ab
gas durchströmt.
Dem Katalysator 3 bezüglich der Strömungsrichtung der Abgase
vorgeschaltet ist der Brenner 4 üblichen Aufbaus, d. h. mit
einer Einspeisevorrichtung 5 für die Zufuhr von Kraftstoff
(Kraftstoffleitung 6) und Verbrennungsluft (Luftleitung 7) und
mit der Zündvorrichtung 8. Mit seinem Brennerrohr 9 und einem
Teil des Gehäuses ragt der Brenner 4 in das zuströmende Abgas
hinein, so daß die Oberflächen dieser Bereiche in der Abgas
strömung liegen.
Bei einem Kaltstart oder immer dann, wenn der Katalysator 3 noch
nicht seine Arbeitstemperatur erreicht hat, also die Abgase ihn
ungereinigt durchsetzen würden, wird die Gemischzufuhr 5 und/oder
die Zündvorrichtung 8 aktiviert, so daß der Brenner 4 ar
beitet und heiße Brennergase in Richtung auf die abgaseintritts
seitige Stirnfläche des Katalysators 3 abgibt. Hierdurch wird
die Erwärmung des Katalysators 3 durch die Abgase der Brenn
kraftmaschine im Sinne einer erheblichen Verkürzung der Zeit bis
zum Erreichen der Arbeitstemperatur unterstützt. Außerdem kommt
es in dem zwischen Brennerausgang und Katalysatorstirnfläche
liegenden Bereich 10 der Abgasleitung 1 zu einer - ggf. durch
Luftzufuhr unterstützten - thermischen Umwandlung störender
Abgasbestandteile.
In der Abgasströmung liegende Oberflächenbereiche des Brenners
4, also Bereiche des aus Blech bestehenden Gehäuses sowie des
ebenfalls aus Blech bestehenden Brennerrohres 9, sind mit einer
Schicht 11 aus katalytisch aktivem Material belegt, das iden
tisch mit dem für den Katalysator 3 verwendeten Material sein
kann. Diese Schicht 11 nimmt sehr schnell durch Wärmedurchgang
durch das Gehäuse des Brenners 4 ihre Betriebstemperatur an, so
daß es an der Schicht bereits vor dem Wirksamwerden des Kataly
sators 3 zu einer katalytischen Umwandlung störender Abgasbe
standteile kommt.
Eine derartige Gewinnung eines Vorkatalysators hat den Vorteil,
daß nach dem Warmlauf der Brennkraftmaschine, also beim Vor
liegen heißer Gase und bei voll arbeitendem Katalysator 3, die
Gefahr einer thermischen Beschädigung dieses Vorkatalysators
vermieden ist, wie sie bei einem eine wesentlich größere Masse
besitzenden Vorkatalysator herkömmlicher Bauart insbesondere
dann gegeben ist, wenn dieser zwecks schneller Erwärmung nach
einem Kaltstart brennraumnah an der Maschine angeordnet ist.
Dabei ist zu berücksichtigen, daß nach dem Warmlauf der Brenn
kraftmaschine der Brenner 4 abgeschaltet ist.
Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer Abgaskonver
ter mit optimaler Ausnutzung des Wärmeinhalts der Brennergase
zur Umwandlung störender Abgasbestandteile geschaffen.
Claims (1)
- Abgaskonverter mit einem im Zuge einer Abgasleitung liegenden Katalysator, der eine katalytische Umwandlung unerwünschter Ab gasbestandteile erst nach Erwärmung auf seine Betriebstemperatur vornimmt, und einem diesem vorgeschalteten, mit einem Brenner rohr in die Abgasleitung mündenden, mit Kraftstoff- und Luftzu fuhr versehenen Brenner zur Beschleunigung der Erwärmung des Katalysators sowie zur Erzeugung einer weiteren Umwandlung uner wünschter Abgasbestandteile in der Abgasleitung vor dem Kataly sator, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abgasleitung (1) hineinragende Bereiche des Brenners (4) auf ihrer der Abgasströ mung ausgesetzten Oberfläche katalytisch aktives Material (11) tragen.
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