DE2301157A1 - METHOD AND DEVICE FOR REMOVING POLLUTIONS FROM COMBUSTION ENGINE EXHAUST GAS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR REMOVING POLLUTIONS FROM COMBUSTION ENGINE EXHAUST GAS

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DE2301157A1
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Description

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j;sbo iiesearch and Engineering üompany binden, "N.J., V.>51i.i\.j; sbo iiesearch and Engineering üompany tie, "N.J., V.> 51i.i \.

Ver£e-hren und Vorrichtung aur Entfernung von Verunreinigungen ouo den abgasen von Verbrennungskraftmaschinen.Method and device for removing impurities ouo the exhaust gases from internal combustion engines.

jjis vorliegende j^rfinäung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur .^nLfernung von Verunreinigungen aus den Abgasen von Verbrennungskraftroasohinen. Inabesondere handelt es sicn um ein Verfahren und ein oyster., welches zur Beseitigung spürbarer .,engen an dciciistoffoxyden, Kohlenmonoxyd und unverdünnten, Kohlenwasserstoffen aus dem Abgas von Verbrennungs-Tßc-ischinen geeignet ist.The present disclosure relates to methods and devices for the removal of impurities from the exhaust gases of combustion engines. In particular, it concerns a process and an oyster., Which can be used to eliminate ., close to chemical oxides, carbon monoxide and undiluted, Hydrocarbons from the exhaust gas of combustion engines suitable is.

jjie xibgase von Automobilmotoren stellen einen wesentlichen :-irund der Luftverunreinigung dar. Zu ihren unerwünschtenjjie xibgases from automobile engines represent an essential : -irund of air pollution. Among their undesirable

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.Bestandteilen gehören k'ohlenu'Onoxyd, unverbra-nnte Kohlenwasserstoffe und ütickstox'f ozyde. Die anfänglichen Versuche zur Beseitigung der durch Autoabgase veimraachten Verunreinigung richteten sich hauptsächlich auf ate ünrwTinälung von Kohlehmonoxyd und unverbrannten iCohlenvvasserstofi'en in harmlose substanzen, beater wurde sodann die iiufra erica sinke it auch auf die Reduktion der L-J eng en an dticrcsiiof f oxy den gerichtet. Stickstoffoxyde sind schädlich, da sie pho toc tierische Reaktionen unverbrannter Kohlenwasserstoffe in dmog-bildende Substanz katalysieren. Dieses x'roblem ist in städtischen Bereichen von besonderer .de de u tu ng, insbesondere dort, wo lokale meteorologische Bedingungen die durch Konvektion bedingte normale aufwärtsströmung der Bodenluft während längeren Zeiträumen verhindern.Components include carbon monoxide, unburned hydrocarbons and toxic substances. The initial attempts to remove the pollution caused by car exhaust fumes were mainly directed towards the reduction of carbon monoxide and unburned hydrocarbons into harmless substances. Nitrogen oxides are harmful because they catalyze photographic animal reactions of unburned hydrocarbons to form dmog-forming substances. This problem is of particular importance in urban areas, especially where local meteorological conditions prevent the normal upward flow of air caused by convection for longer periods of time.

Die Behandlung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen zwecks Herabsetzung des Kohlenmonoxyd- und. Kohlenwasserstoffgehalts ist unter anderen in den U.S.-PS 1 739 812, 1 875'o24 und 1 9o2 I6o beschrieben. Wie aus diesen Patentschriften ersichtlich, wird zur Oxydation des gesamten Kohlenmonoxyds und der Kohlenwasserstoffe in ICohlondioxyd und 'v/ass er dampf ausreichende Sekundärluft dem Abgasstrom der Verbrennungskraftmaschine zugesetzt. Das (Gemisch aus Abgas und Luft wird dann mit einem geeigneten Katalysator, der die verbrennbaren Bestandteile, 2.B0 Kohlemuonoxyd und Kohlenwasserstoffe, oxydiert, in Berührung gebracht, xiie US-PS 1 875 o24 lehrt die automatische bteuerung der Luft— menge, die thermostatisch oder über die Gasströmung erfolgen kann derart, daß ausreichende Luftmengen zur Oxydation vorhanden sind und die Katalysatortemperatur gesteuert wird» Die US-K3 1 9o2 I60 beschreibt ein Verfahren zur Aktivierung eines Oxydationskatal^sators (Kupferchrom.it) derart, daß seine "Starttemperatur11, d.h. die i'emperatur, bei weicher er die Oxydation von Kohlenmonoxyd katalysiert, herabgesetzt VfiThe treatment of exhaust gases from internal combustion engines for the purpose of reducing carbon monoxide and. Hydrocarbon content is described in U.S. Patents 1,739,812, 1,875,024 and 1,9o2,16o, among others. As can be seen from these patents, sufficient secondary air is added to the exhaust gas flow of the internal combustion engine to oxidize all of the carbon monoxide and the hydrocarbons in carbon dioxide and vapor. The (mixture of exhaust gas and air is then contacted with a suitable catalyst, which oxidizes the combustible constituents, 2.B 0 Kohlemuonoxyd and hydrocarbons, in contact xiie US-PS 1875 o24 teaches the automatic bteuerung the amount of air that can be done thermostatically or via the gas flow in such a way that sufficient amounts of air are available for oxidation and the catalyst temperature is controlled »US-K3 19o2 160 describes a method for activating an oxidation catalyst (copper chromium.it) in such a way that its" start temperature 11 , ie the temperature at which it catalyzes the oxidation of carbon monoxide, decreases Vfi

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·· 'X ^m ·· 'X ^ m

wurde festgestellt, dau uies durch Einwirkung einer reduzierenden Atmosphäre auf den Katalysator !abglich ist. ü-e-Eiäia einer Ausführungsi οrm wird .abgas durch tine dchicht des OxydationskatalA'sators hinuurchgeleitet und Luft wird dem itbgasstrom an zwei Im ixbstand voneinander befindlichen Stellen zugesetzt, einmal am eintritt in die xiatalysatorschicht, ferner an einer Zwischenstelle in der Kstalysatorschicht. jjie am Eintrittsende der Katalysatorschicht zugeführte Luftiuenge ist geringer als die stöchiometrisohe kenge, so daß der ■jieil der Kutöiysatorschicht, der sich stromaufwärts vom zweiten Lufteintritt befindet, unter keduktionsbedingungen vorliegt. Dieser Anteil des Katalysators wird rascher wirksam als der stromabwärts befindliche ileil, wenn der Lotor kalt gestartet wird.it was found that the duration of this is reduced by the action of a reducing atmosphere on the catalyst. u-e-Eiäia a Ausführungsi is οrm .abgas hinuurchgeleitet by tine dchicht of OxydationskatalA'sators and air is added to the itbgasstrom at two spaced-ixbstand sites, once enters the xiatalysatorschicht further at an intermediate point in the Kstalysatorschicht. The amount of air supplied at the inlet end of the catalyst layer is less than the stoichiometric amount, so that the portion of the catalyst layer which is upstream of the second air inlet is under reduced conditions. This proportion of the catalyst is more quickly effective than the downstream i l eil when the Lotor is cold-started.

Yon J.J:'. iioth et al., "Industrial and Engineering Chemistry", Bd. 53, ο- 293-296 (1961) wird die Reduktion von Stickstoff-Oxyden, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen in Abgasen in einem einstufigen oder einem zweistufigen Katalysatorsystem beschrieben, isei der Untersuchung der einstufigen Arbeitsweise wurde aie Wirkung verschiedener zugesetzter Luftrr»engen zwischen Ü und mehr als der stochiometrischen kenge bei Verwendung eines ühromit-Katalysators beobachtet, jjie Autoren fanden, d.au die Stickstoffoxyd-Umwandlung abfällt, sobald die Luftüjenge größer ist als die zur Umwandlung oes Jüohlenmonoxjyds benötigte stochiometrische itenge. Andererseits wurde festgestellt, daß Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffe nur wirksam oxidiert v^erden, wenn Luft im uberschuls vorliegt. Die Autoren schlagen daher vor, alle drei Verunreinigungen durch eine zweistufige Behandlungsweise wirksam zu.entfernen, bei welcher das Abgas zunächst Ohne I-uft zwecks Entfernung von Έ0 behandelt wird, worauf der Zusatz von Luft erfolgt zwecks Entfernung von GO und ICohlenv/asserstoff en.Yon JJ: '. iioth et al., "Industrial and Engineering Chemistry", Vol. 53, o- 293-296 (1961) describes the reduction of nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons in exhaust gases in a one-stage or a two-stage catalyst system In the one-stage procedure, the effect of various added air constraints between and more than the stoichiometric limit when using a hromite catalyst was observed, the authors found that the conversion of nitrogen oxide falls as soon as the amount of air is greater than that for converting the monoxide required stoichiometric quantity. On the other hand, it has been found that carbon monoxide and hydrocarbons are only effectively oxidized when there is excess air. The authors therefore propose to effectively remove all three impurities by means of a two-stage treatment, in which the exhaust gas is first treated without air to remove 0 , followed by the addition of air to remove GO and hydrogen.

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Spätere Arbeiten-, bestätigten, da id die wirksamste entfernung sämtlicher drei Verunreinigungen in einem zweistufigen System erzielt wird. Die Ub-Pb1 3 493 325 liefert ein weiteres Beisrjiel eines zweistufigen Katalysatorsysterns zur iüntfernung von Stickstoffoxiden, Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen aus einem Abgasstrom. ü-emäii dieser Patentschrift wird das Abgas in einer ersten katalytischen Zone ohne Zusatz von Sekundärluft behandelt zwecks Deduktion der Stickstoff oxyde, woran sich ein Zusatz von Sekundärluft und die 'katalytisch^ Oxydation von Kohlenmonoxyd "und Kohlenwasserstoffen anschlieiat. iiine ähnliche Arbeitsweise wird auch von G-.H. Meguerian et al, Society of Automotive Engineers, Papier Sir. 710291 (Automotive Engineering Congress, Detroit, Mich., 11.-15.Jan, 1971) beschrieben, die verschiedene NO^-Reduktionskatalysatoren vorschlagen. .Kin besonders günstiger NO- -Reduktionskatalysator ist "i-ionel", eine Nickel-Kupfer-Legierung, die in der US-Pb 3 565 574/von L.S. Bernstein et al., 8AE Papier Nr. 710014 (Automotive !engineering Congress, Detroit, hi eh., 11.-15.Jan. 1971) und. im SAii Papier Nr. 710291 (s.o.) beschrieben wird.Subsequent work- confirmed that id the most effective removal of all three contaminants is achieved in a two-stage system. Ub-Pb 1 3 493 325 provides another example of a two-stage catalyst system for removing nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons from an exhaust gas stream. According to this patent specification, the exhaust gas is treated in a first catalytic zone without the addition of secondary air for the purpose of reducing the nitrogen oxides, which is followed by the addition of secondary air and the 'catalytic oxidation of carbon monoxide' and hydrocarbons -.H. Meguerian et al, Society of Automotive Engineers, paper Sir. 710291 (Automotive Engineering Congress, Detroit, Mich., Jan 11-15, 1971 ) which propose various NO ^ reduction catalysts NO- reduction catalyst is "i-ionel", a nickel-copper alloy described in US Pat. No. 3,565,574 / by LS Bernstein et al., 8AE paper No. 710014 (Automotive! Engineering Congress, Detroit, hi eh ., 11-15 Jan. 1971) and. In SAii paper No. 710291 (see above).

Jsine neuere Arbeit von l'.V. DePalma, "Automobile Engineer", Vol. 23, Er. 27 (1971) behandelt die katalytisch^ Umwandlung von Stickstoffoxyden, Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen in einem einstufigen Katalysatorsysterc, welches einen jjJdelmetallka.talysator enthält, wobei die Sekundärluft in das Auspuffrohr injiziert wird. Versuchsdaten zeigen, daxJ die NO.^-Umwandlung bei stöchiometrischem iiuft-brennstoff-Verhältnis am besten ist und rasch im ilagerbereich (d.h. mehr als stöchioruetrische Luftmenge) und weniger rasch im fetten Bereich abfällt.Jsine more recent work by l'.V. DePalma, "Automobile Engineer", Vol. 23, He. 27 (1971) deals with the catalytic conversion of oxides of nitrogen, carbon monoxide and hydrocarbons in a single-stage catalyst system, which uses a precious metal catalyst contains, with the secondary air being injected into the exhaust pipe. Experimental data show that the NO. ^ - Conversion at stoichiometric air-fuel ratio It is best and quick in the storage area (i.e. more than the stoichiometric amount of air) and less quickly in the fat Area drops off.

bisher nicht vollständig gelöstes Problem der Abgasbehandlung besteht in der wirksamen Herabsetzung der Verunreinigungen bei kaltem kotor. wird ein Automobilmotor kalt ge-Exhaust gas treatment problem that has not yet been completely resolved consists in the effective reduction of impurities when the kotor is cold. if an automobile engine is

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startet, so ist der ühoke vollständig oder teilweise geschlossen, damit man ein sehr reiches luf t-i3renn st of f -Gemisch dem kotor zuführt, iiin typisches iuft-Brenns τ off gemisch in diesem Betriebsstadium kann bei etwa 1o bis 12 liegen, verglichen mit einen: stochiometrischen Luft-Brennstoffgemisch von et v/a 14,7 kg Luft/kg Brennstoff. ITach einem Kaltstart ist das «bgas recht reich an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen. Auäerdeni sind die Katalysatoren im Abgasbehandlungs-Sjstem bei Hormaltemperatur nicht wirksam, kit wärmer werdendem kotor öffnet sich der ühoke allmählich, das luft- : -brerinstoffgeinisch wird magerer und die kenge an Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen im .abgas wird, gesenkt. iiS liegt jedoch eine namhafte kenge an Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen und eine eindeutig sub-stöchiometrische Kenge an dauerstoff während des Kaltstarts und der Motore rvvv.rmung im .abges vor. Die Produktion von stickstoff oxy d ist beim kalten kotor geringer als beim warmen Motor (was teilweise auf das reiche Brennstoffgemisch zurückzuführen ist), jedoch ist sie in zahlreichen fällen trotzdem unerwünscht hoch. Die zur Abgasbehandlung vorgesehenen Katalysatoren v/erden mit zunehmender jürwärmung allmählich v/irksamer. Der Oxydationskatalysator in einem zweistufigen Katalysatorsystem erwärmt sich langsamer als der Eeduktionskatalysator wegen der Absorption von wili-me aus dem Abgasstrom durch den iCeduktionakatal^sator. i-Jhe der Üx^dationskatalysator auf seine maximale leistung aufgewärmt ist, werden wesentliche Mengen an Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen von dem kraftfahrzeug emittiert. Die starken Netto-Iieduktionsbedingungen, die bei kaltem kotor herrschen, begünstigen ferner die Aieduktion der iJtickstoffoxyde zu Ammoniak in Gegenwart des Heduktionskatalysatops. Die iUiimoniakbildung ist unerwünscht, da üBmoniak in Gegenwart des üxydationskata-Ijsators zum Stickstoffdioxvd oxydiert wird. Somit ist diestarts, then the ühoke fully or partially closed, thus supplying a very rich luf t-i3renn st of f mixture the kotor, IIIn typical IUFD-burning equipment τ off mixture in this stage of operation may be about 1o to 12, compared with a: stoichiometric air-fuel mixture of et v / a 14.7 kg air / kg fuel. After a cold start, the exhaust gas is quite rich in carbon monoxide and hydrocarbons. In addition, the catalytic converters in the exhaust gas treatment system are not effective at normal temperature, as the engine warms up, the opener gradually opens, the air : fuel mixture becomes leaner and the amount of carbon monoxide and unburned hydrocarbons in the exhaust gas is reduced. However, there is a significant amount of carbon monoxide and hydrocarbons and a clearly sub-stoichiometric amount of permanent fuel during the cold start and the engine heats up in the .abges. The production of nitrogen oxy d is lower with a cold engine than with a warm engine (which is partly due to the rich fuel mixture), but in many cases it is still undesirably high. The catalytic converters provided for exhaust gas treatment gradually become more effective as the temperature increases. The oxidation catalyst in a two-stage catalyst system heats up more slowly than the reduction catalyst because of the absorption of wili-me from the exhaust gas flow by the reduction catalyst. When the oxidation catalytic converter is warmed up to its maximum output, significant amounts of carbon monoxide and hydrocarbons are emitted by the vehicle. The strong net Iieduktionsbedingungen that kotor in cold prevail, further favor the A ieduktion the iJtickstoffoxyde to ammonia in the presence of Heduktionskatalysatops. The formation of ammonia is undesirable, since monia is oxidized to nitrogen dioxide in the presence of the oxidation catalyst. So the

der stickstoffoxyde in einem zweistufigen 'the nitrogen oxides in a two-stage '

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Katalysatorsystem bei kaltem jaotor geringer als bei warmem Motor. . . - .Catalyst system with a cold jaotor less than with a warm one Engine. . . -.

Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur .Behandlung von Abgasen derart, daß die Emission von Stickstoffoxyden, Kohlenßtonoxyd und Kohlenwasserstoffen auch während der Erwärmung des Motors guf annehmbar niedrigen werten gehalten wird.The present invention provides a method and one Device for .Treatment of exhaust gases in such a way that the emission of nitrogen oxides, carbon dioxide and hydrocarbons even while the engine was warming up, it was acceptably low values is held.

Gegenstand vorliegender Erfindung sind, ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Emission von Stickstoffoxyden, Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen durch die Abgase einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in kaltem Zustand.The present invention relates to a new process and a device for controlling the emission of nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons through the Exhaust gases from an internal combustion engine, in particular in cold condition.

Erfindungsgemäß wird eine nicht mehr als stöchiometrische luftmenge dem Abgas bei kaltem fiiotor zugeführt, und. das resultierende Gemisch wird unter Keduktionsbedingungen katalytisch behandelt zwecks Keduktion der Menge an Stickstoffoxyden im Abgas. Dann wird eine weitere, dem vorhandenen Kohlenmonoxyd mindestens stöchiometrisch äquivalente Luftmenge zugesetzt und das Abgas wird unter ITetto-Ox.ydationsbedingungen weiter behandelt, um die Menge an 00 und Kohlenwasserstoffen zu vermindern. Mit zunehmender Erwärmung des Motors und schließlicher Erreichung der normalen Betriebstemperatur wird die luftzufuhr stromaufwärts des ersten katalytischen ümwandlers abgestellt, und beim weiteren Betrieb wird das Abgas ohne Zusatz von Sekundärluft durch die erste katalytisch^ Umwandlungszone geführt, um die kenge der Stickstoffoxyde herabzusetzen? sodann gelangt es mit zugesetzter Sekundärluft unter iletto-Qxydationsbedingungen durch· die zweite Umwandlungszone, in welcher Oü und die Kohlenwasserstoffe oxydiert werden*According to the invention, it is no more than stoichiometric Amount of air supplied to the exhaust gas when the engine is cold, and. the resulting mixture becomes catalytic under reduction conditions treated to reduce the amount of nitrogen oxides in the exhaust. Then another one is at least stoichiometrically equivalent to the carbon monoxide present Amount of air added and the exhaust gas is under ITetto-Oxidationsbedingungen further treated to the amount of 00 and hydrocarbons to diminish. As the motor heats up and the normal operating temperature is finally reached becomes the air supply upstream of the first catalytic converter turned off, and during further operation, the exhaust gas is passed through the without the addition of secondary air first catalytic ^ conversion zone led to the kenge to lower the oxides of nitrogen? then it comes with added secondary air under iletto oxidation conditions through the second conversion zone, in which Oü and the hydrocarbons are oxidized *

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_ Π — _ Π -

Die erfindungsgemäUe Vorrichtung umfaätin Kombination mit einem ersten Gerät zur Verminderung der Stickstof-L'oxyde ein zweites Gerät zur Oxydation von Kohlenmonoxid, und Kohlenwasserstoffen sowie einen β Sekunaärluftzutritt zur Luftzufuhr zum zweiten Gerät und ist dadurch gekennzeichnet, daß kitt el vorgesehen sind zur iufuhr von nicht mehr eis einer stöehiometrischen Luftmenge zun ersten Gerät während der Erwärmung des kotors, und Kittel, um die Luftzufuhr zum ersten Gerät iai wesentlichen abzustellen, sobald das durchschnittliehe L-uf t-Lrenn stoff verhältnis et v/a i den ,/ert bei warmem kotor erreicht hat.The device according to the invention comprises in combination with a first device to reduce nitrogen oxides second device for the oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons and a β secondary air inlet for supplying air to the second device and is characterized in that putty el are intended for the supply of ice that is no longer stoehiometric Air volume to the first device during heating des kotors, and gowns to shut off the air supply to the first device as soon as the average L-uf t-fuel ratio et v / a i den, / ert when the engine is warm has reached.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigt jj'igur 1 schematisch einen Automobilmotor einschließlich dem erfindungsgeraäßen AbgasbehanälungssysteD;.In the accompanying drawings, jj'igur 1 shows schematically an automobile engine including that according to the invention Exhaust gas treatment system ;.

i?igur 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Abgasbehandlungssystem mit einer alternativen ii'orm zur Steuerung der Luftzufuhr zum Stickstoffoxyd-Umwandler.i? igur 2 shows schematically an exhaust gas treatment system according to the invention with an alternative II'orm to control the air supply to the nitrogen oxide converter.

Figur 3 zeigt schematisch ein Abgassystem gemäß vorliegender Erfindung mit einer v/eiteren Form zur steuerung der Luftzufuhr zum Stickstoffoxyd-limv.andler undFIG. 3 shows schematically an exhaust system according to the present invention with a further form for controlling the air supply to the nitrogen oxide limiter and

ü'igur 4 zeigt einen LC'eil des Systems von J?igur 3 in vergröberter x;1 ü ITi ■ .ü'igur 4 shows a LC'eil the system of J igur 3 in a coarsened x;? 1 u l Tim ■.

1 zeigt einen V-8-Hotor 1o mit einem Zufuhrsystem für das Luft-.:3rennstoffgemisch, welches aus einem Luftfilter 11, einer Leitung 12 mit einem Choke-Ventil 13> Mitteln zur Steuerung der Stellung cies Chokes 14 (von Hand oder &utoniatisch)/ einen; Vergaser 15 mit einer .brennstoffzufuhr 16, einer Leitung 17 für das .Brennstoffgemisch mit einem !tellerventil 18, Littein 19 zur Steuerung der Bewegung des Kegler-1 shows a V-8 Hotor 1o with a supply system for the air / fuel mixture, which consists of an air filter 11, a line 12 with a choke valve 13> means for controlling the position of the chokes 14 (by hand or by hand) / one; Carburetor 15 with a fuel supply 16, a line 17 for the fuel mixture with a disk valve 18, Littein 19 for controlling the movement of the kegler-

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ventils 18 und der Verteilerleitung ko zur Zufuhr des Luft-Brermstoffgemische zu den Kolben des Motors 1o besteht. Der Motor kann ferner eine Kühlwasserleitung 21 aufweisen, die mit einem (nicht gezeigten) Kühler in Verbindung steht-, sowie eine Klihlwasserrückleitung 22 zun. Kühler. Das dargestellte ödstem ist befähigt, Luft--ürennsto±fgemische mit veränderlichem jjuft-_Brennst off-verhältnis zu liefern.valve 18 and the distribution line ko for supplying the air-fuel mixture to the piston of the engine 1o. The engine can also have a cooling water line 21, which is connected to a radiator (not shown), as well as a cooling water return line 22. Cooler. The desolate area shown is capable of delivering air-fuel mixtures with a variable fuel-fuel-off ratio.

Das Abgassvstem des kotors 1o umfaßt ein Paar Abgasleitungen 23,. von denen nur eine näher dargestellt ist. Das Abgasbehondlungssystem umfaßt einen ersten katalytischen Umwandler oder eine ümwandlungszone 24» in weicher stickstoffoxyde reduziert werden, eine Leitung 25, die das Abgas des ersten Umwandlers 2^· aufnimmt, einen zweiten umwandler öew. eine Umwandlungszone 26, die vorzugsweise katalytisch, arbeitet, zur Oxydation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, sowie ein Auspuffrohr 27 zur Abgabe des Abgases an die Atmosphäre. Das Auspuffrohr 27 mündet gewöhnlich in einen (nicht gezeigten) Auspufftopf, welchen der Gasstrom vor Austritt in die Atmosphäre passiert.The exhaust system of the engine 1o comprises a pair of exhaust pipes 23 ,. only one of which is shown in more detail. The exhaust treatment system comprises a first catalytic converter or conversion zone 24 »in soft nitrogen oxides be reduced, a line 25, which receives the exhaust gas from the first converter 2 ^ ·, a second converter öew. a conversion zone 26, which preferably operates catalytically, for the oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons, and an exhaust pipe 27 for discharging the exhaust gas into the atmosphere. The exhaust pipe 27 usually opens into one Muffler (not shown) through which the gas flow passes before it is released into the atmosphere.

Eine öekundärluft-Zuführleitung 28 liefert dem zweiten Umwandler 26 eine Luftmenge, die gleich oder größer ist als die stöchiometrisch zur vollständigen Oxidation aller Verunreinigungen im U-as, wie Kohlenmonoxid und unverbrar.nte Kohlenwasserstoffe, benötigte fcenge. Die durch Leitung 28 dem zweiten Konverter 26 zugeführte Luft wird nachfolgend, als "Luft der zweiten Stufe" bezeichnet. Die Leitung 23 kann-ein Rückschlagventil 23 aufweisen, welches einen itüci-cstrom von Abgasen verhindert. Diese Leitung 28 erhält Luft über eine Luftpumpe 3o, die über den eintritt 31 mit dor Atmosphäre verbunden ist und. über die Austritt soff nung yi mit der Leitung 28. Die Pumpe 3o wird durch die Rotorwelle über einen konventionellen Riemen oder eine Riemenscheibe 34 angetrieben.A secondary air supply line 28 supplies the second converter 26 with an amount of air which is equal to or greater than the stoichiometric amount required for complete oxidation of all impurities in the U-as, such as carbon monoxide and unburned hydrocarbons. The air supplied through line 28 to second converter 26 is hereinafter referred to as "second stage air". The line 23 can have a check valve 23 which prevents an itüci-c flow of exhaust gases. This line 28 receives air via an air pump 3o which is connected to the atmosphere via the inlet 31 and. Via the outlet soff voltage yi with the line 28. The pump 3o is driven by the rotor shaft via a conventional belt or a pulley 34.

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belbscverstänalioh müssen die "Umwandler 24 und 26 bei einem ifystei: mit 2 -'Lbgasleitungen verdoppelt werden. Bei iirafti'i-hracu^en. mit einer einzigen Abgasleitung (z.H. 4- oder 6-Zylindermotoren) besitzt das System, nur einen Umwandler 24 und einen umwandler 26.Belbscverstänalioh the "converters 24 and 26 must be doubled in an ifystei: with 2 -'Lbgaslinien. In iirafti'i-hracu ^ en. with a single exhaust pipe (zH 4 or 6-cylinder engines) the system has only one converter 24 and a converter 26.

UGT eis jetzt beschriebene i'eil des dystem.3 ist konventioneller oder bekannter Lrt, wie aus dem vorstehend zitierten ütand der xechnik ersichtlich. UGT The part of the system.3 now described is conventional or known, as can be seen from the above-cited state of technology.

Das erfind ungsgemäise J^stem umfaßt eine Hilfs-Luftleitung zur Zufuhr einer nicht mehr als stöchiometrischen luftmenge zum eintritt sende des ersten umwand le rs 24. Die den ersten Umwandler 24 über Leitung 55 zuzuführende Luft wird in der nachfolgenden Beschreibung als "Luft der ersten otufe" bezeichnet. i«ie in i'igur 1 gezeigt, führt die Luftleitung j^ui't in den ^.bgaastrom, welcher sich in der .abgasleitung 23 befindet, Kurz oberhalb dem Eintritt in den ersten 'Umwandler c:4- zu. ±jii sind xLiütel vorgesehen, die den Zutritt von jjuft der ersten Ütufe über Leitung 35 in den ersten Umwandler 24 bei j:.alter« i.otor erlauben, sowie kitt el zum Abschalten der Luftzufuhr, sobald der kotor die üblichen Bedingungen des v/arme η Lo tors erreicht hat. Gemalt der dargestellten bevorzugten JiUSfiihrun&'sfonr bestehen diese Kittel aus einem Ventil 3b, weiches durch eine Magnetspule (Solenoid) oder einen anderen geeigneten Betätiger 37 betätigt wird, dur seinerseits auf die kotortemperatur anspricht« Liese Jteuerung kann durch eine temperatürempfindliche Vorrichtung 33 durchgeführt werden, die sich im Kühlwasser befindet und i-iit dem SJolenoid 37 gebrauchsfähig verbunden ist» Die ter:peraturemi3findliche Vorrichtung 33 kann bekannter Bauart »sein una büifjpi&lsweiae aus einem temperatureirpfindliehen .. iicrosebilter Derjtehen, v/eicher einen otromkreis (diagraoimatisch durch den .jr-.;ht 39 dargestellt) herstellt oder unter-The system according to the invention comprises an auxiliary air line for supplying a no more than stoichiometric amount of air to the inlet end of the first converter 24 " designated. As shown in FIG. 1, the air line leads into the gas flow, which is located in the exhaust line 23, just above the inlet to the first converter c: 4- . ± jii xLiütel are provided, which allow the access of jjuft of the first stage via line 35 in the first converter 24 at j: .alter «i.otor, as well as kitt el to switch off the air supply as soon as the kotor the usual conditions of the v / poor η Lo tors. According to the preferred regulation shown, these gowns consist of a valve 3b which is actuated by a solenoid or other suitable actuator 37, which in turn responds to the motor temperature. This control can be carried out by a temperature-sensitive device 33 which is in the cooling water and is connected to the solenoid 37 so that it can be used. ht 39 shown) manufactures or sub-

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- Io -- Io -

bricht, wobei letzterer das 'iolenoid 37 steuert.breaks, the latter controlling the 'iolenoid 37.

2 zeigt eine abgewandelte Ausfürjrungsform, bei welcher die temperatureii'.pfindlione "Vorrichtung in ±>'orru eines x:hermoelements 4o im zweiten "Umwandler 2b vorgesehen und. mit dem. Solenoid. 37 aber eine elektrische Schaltung 41 (äiagrammatisch gezeigt) verbunden ist.2 shows a modified embodiment in which the temperatureii'.pfindlione "device is provided in ±>'orru of an x : hermo element 4o in the second" converter 2b and. with the. Solenoid. 37 but an electrical circuit 41 (shown schematically) is connected.

3 und 4 zeigen eine weitere erfindungsgemäße jius form, bei welcher das solenoid 37 entsprechend der stellung des Chokes 13 gesteuert v/ird. üemäß dieser Ausführungsform3 and 4 show another jius according to the invention form in which the solenoid 37 according to the position of the choke 13 is controlled. According to this embodiment

. , . ,, Ί. -,j. η-, /des Ghok.es., ., . ^ , , _ wird exn auf dxe dtellung ansprechender Jchalter 42 an. der Außenwand der Luftleitung 12 befestigt. J3eim SchlieiJen dieses Schalters fließt 0-trom durch den otromlcreis 43 und betätigt das Solenoid 37. .'"i« aus jali£:ur 4 ersichtlich, kann der Schalter 42 durch die Bewegungen eines Hockens 44 "(konventioneller Art) betätigt werden, welcher am »Schaft 45 des ühokes angebracht ist.. ,. ,, Ί . -, j. η-, / of the Ghok.es.,.,. ^,, _ is exn to the position of the responding switch 42. attached to the outer wall of the air duct 12. J3eim SchlieiJen this switch flows through the 0-trom otromlcreis 43 and actuates the solenoid 37 '. (Conventional type) "i" from yes i £ l for 4 seen, the switch 42, by the movements of a squatting 44 "are actuated which is attached to the shaft 45 of the ühoke.

Sämtliche der genannten Mechanismen bewirken, daii Hilfsluft über Leitung 35 v/ährend dem Betrieb des kalten koto rs zugeführt und während des Betriebs des warmen motors abgeschaltet oder praktisch abgeschaltet wird. -Obgleich das Offnen und Schließen des Ventils 36 direkt mit der stellung des ühokes (welcher das Luf t-ürennstoffverhältnis bestiiamt) geruäio jpigur 3 verbunden ist, erhält man such einen guten Hinweisauf Bedingungen kalten oder warmen Liοtors durch kessen der Kuhlwassertemperatur gemäß jj'igur 1, oder durch Messen der i'emperatur im zweiten Umwandler 26 gemäß j-'igur 2.« ^a besteht eine Zeitdifferenz zwischen dem -Jtart des kotors und dem ürvvärmen des Eatalysators im Umwandler 26 auf volle Betriebstemperatur, die dem Seitraum bis zum Aufwärmen des jkofcors derart, da^ die Verwendung des CJhokes nicht länger erforderlich ist, gut entspricht.All of the mechanisms mentioned have the effect that auxiliary air is supplied via line 35 during operation of the cold motor and is switched off or practically switched off during operation of the warm motor. -Although the opening and closing of the valve 36 is directly connected to the position of the hoke (which determines the air-fuel ratio), a good indication of the conditions of cold or warm gas can be obtained by killing the cooling water temperature according to jj'igur 1 , or by measuring the temperature in the second converter 26 in accordance with j-'igur 2. « ^ a there is a time difference between the start of the engine and the heating of the catalytic converter in the converter 26 to full operating temperature, which is the side space until the warm-up jkofcors in such a way that the use of the cjhoke is no longer necessary.

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iias oolenoid 37» welches das Ventil 36 steuert, kann durch ein j3is"pforagma oder einen anderen geeigneten Lsohanismus ersetzt v/erden.iias oolenoid 37 », which controls the valve 36, can through a j3is "pforagma or other suitable lsohanism replaces v / earth.

Segebenenfalls kann das Ventil 36 ein variierbares drosselventil sein. In diesem Ji1ElI wird das Ventil 36 gewöhnlich, weit offen sein, wenn der jxotor kalt startet. Beim Erwärmen auf die normale -Betriebstemperatur wird der üffnungsquerschnitt allmählich vermindert, so daß die Durchfluumenge der Hilfsluft durch leitung 35 vermindert wird, oobald der Lotor warn ist, ,ird das Ventil im 'wesentlichen geschlossen und vorzugsweise vollständig geschlossen. ii'alls die .Bauweise des Ventils 36 eine vollständige Schließung der Leitung 35 nicht erlaubt, v.ie beispielsweise bei einem Drosselklappenventil, so sollte das dem Lotor zugeführte Luftj3rennstoffgeciach derart eingestellt sein, dajj einem durchschnittlich reichen Gemisch entsprechender Zustand im ersten umwandler 24 vorliegt, bevorzugt werden Ventile, die vollständig geschlossen v/erden können, und geeignete Bauweisen hierfür sind beicannt.If necessary, the valve 36 can be a variable throttle valve. In this Ji 1 Eli the valve 36 will usually be wide open, when the start jxotor cold. When heating to the normal operating temperature, the opening cross-section is gradually reduced so that the flow rate of the auxiliary air through line 35 is reduced, as soon as the rotor is warned, the valve is essentially closed and preferably completely closed. If the construction of the valve 36 does not allow a complete closure of the line 35, for example in the case of a throttle valve, the air / fuel tank supplied to the motor should be set in such a way that a state corresponding to an average rich mixture is present in the first converter 24, Valves which can be completely closed are preferred, and suitable constructions for this are known.

iß· ersten "üruv/andler 24 (dtickstoffoxyd) wie im zv/eiten "U ti won al er 26 (Koialen.i;:onoxvä und kohlenwasserstoffe) können besannte Ixtyl^satoren verwendet werden, .ain bevorzugter ^■;eduktionsiiatsl„.sator für den ersten Itov^ndler 24 besteht cus einer :;iclcel-Ivupfer-Legierung, beispielsweise aus "Lonel", \;elche etwa 4o bis etwa 95 Crev;.-^ Hickel und etwa 5. cio etv.a 6o (iev«'.-',i Kupfer enthiilt. i)iese Legierung !■-ann ohne x'räger verv^endet werden oder sich auf einem geeigneten ΐϊ-'ger befinden. =üin gegen hohe 'Temperaturen und ÜjQ'dation beständiger metallischer χr^ger wie nicht-rostender dtyhl ir?t benontlerB geeignet, geeignete irager sind iwaterialien, üie ihren strukturellen Aufbau in .abgasatmosphäre bei i'emperaturen von mindestens etwa 871 bis 9320O beibehalten. Die /"riegel— vi'pfer-Let.ierung kann auch auf einem keramischenISS · first "üruv / andler 24 (dtickstoffoxyd) as in zv / nits" U ti won al he 26; can be besannte Ixtyl ^ catalysts used preferably .ain ^ ■; eduktionsiiatsl "(Koialen.i onoxvä and hydrocarbons). sator for the first Itov ^ ndler 24 consists of a:; iclcel-Ivupfer alloy, for example from "Lonel", \; elche about 4o to about 95 Crev; .- ^ Hickel and about 5. cio etv.a 6o (iev "'.-', i contains copper. I) This alloy! ■ -can be used without a support or be on a suitable support. = Vin to high 'temperatures and ÜjQ'dation resistant metallic χr ^ ger such as non-stainless dtyhl ir? t benontlerB suitable are suitable irager iwaterialien, üie their structural construction in .abgasatmosphäre at i'emperaturen of at least about 871-932 0 O maintained. The / "riegel-vi'pfer-let.ierung can also be on a ceramic

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'Träger wie i'onerde, vorzugsweise .Kit einer Obei-fleche "von weniger als etwa 5 m /G-ramm, verwendet \«erden, andere bekannte Sticks fcoff oxyd-üeduktionskatalysatoren wie beispielsweise Mofcel oder Chromite wie iv.angsncuromit oder Kupferohromit können im Umwandler 24 eingesetzt werden« Die Katalysatoren können gegebenenfalls auf einem geeigneten, hitze- und oxydationsbeständigen !'rager vorliegen, der seinai struirfcure-ulen Aufbau bei 'Temperaturen bis etwa 371-932 U oder mehr beibehält, .bekannt sind verschiedene x'rägermaterialien wie z.ö. nicht-rostender iatahl "rii chrome ", i'onerde (vorzugsweise mit geringer Oberfläche von weniger als etwa 5 m /tframm) und dgl.'Carrier like i'onerde, preferably .Kit an Obei-fleche "from less than about 5 m / g-ram, used ground, other known Sticks fcoff oxide reduction catalysts such as Mofcel or Chromite such as iv.angsncuromit or Kupferohromit can be used in converter 24 «The catalysts can optionally be on a suitable, heat- and oxidation-resistant bearing, the seinai struirfcure-ulen Build up at temperatures up to about 371-932 U or more retains,. Known are various x'carrier materials such as z.ö. stainless iatahl "rii chrome", i'onerde (preferably with a small surface of less than about 5 m / tfram) and the like

Der zweite Umwandler 26 kann einen beliebigen O^ydationskatalysator enthaltet!, der die Oxydation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen in harmlose Substanzen, d.h. kohlendioxid und - Wasser,- bei der Abgastemperatur bewirkt. Yerschiedene Katalysatoren für diesen Zweck sind bekannt, ^i η besonders geeigneter Oxydationsfcatalysator besteht aus Platin auf einem geeigneten keramischen l1 rager, beispielsweise aus Platin auf Cordierit-Gritter (Vertrieb durch Engelhard and Chemicals Corporation, Newark, New Jersey unter der Handelsbezeichnung "PlX11J. Andere Oxydationskatalysatoren zur Abgasbehandlung sind bekannt und können zur Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet v/erden. Jiine raschere ji»rwrirmu.ng des Oxydationsketalysators im Umwandler 26 kann erreicht werden, H0O! indem man den Katalysator in zwei Portionen unterteilt, wobei C ; die erste aus einer verhältnismäßig geringen Lasse nahe dem -'^) jjjint ritt sende des Umwandlers 26 besteht, die während dem .-0^3 Erwärmen des kotors elektrisch beheizt wird. Diese erste |5 ' Portion ist von der zweiten Hauptportion des Katalysators α und vom Umwandlergehäuse elektrisch isoliert. Durch elektri-α» sches Erhitzen der ersten Katalysatorportion g» die Oxydation der reduzierenden Komponenten des ,übgaseeThe second converter 26 can contain any oxidation catalyst which causes the oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons into harmless substances, ie carbon dioxide and - water - at the exhaust gas temperature. Yerschiedene catalysts for this purpose are known, ^ i η particularly suitable Oxydationsfcatalysator consists of platinum on a suitable ceramic l 1 rager, (for example, platinum on cordierite Gritter marketed by Engelhard and Chemicals Corporation, Newark, New Jersey under the trade designation "PLX 11 J. Other oxidation catalysts for exhaust gas treatment are known and can be used for carrying out the present invention v / ground. Jiine rapid ji "rwrirmu.ng Oxydationsketalysators of the converter 26 can be achieved, H 0 O! by dividing the catalyst in two portions, wherein C; the first consists of a relatively small portion near the end of the converter 26, which is electrically heated during the heating of the motor. This first portion is of the second main portion of the Catalyst α and electrically isolated from the converter housing. By electrical heating of the first catalyst portion g » the oxidation of the reducing components of the, Übgasee

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wie Küulenfiiono^d und Kohlenwasserstoffe einleiten, ehe die tieuutmenge des kataIy satοrs auf die x'emperatur, bei der der Katalysator aktiv ist, erwärmt wurde. Daraus resultiert eine raschere ^vwI-.tliVYi^ der liauptmenge des iCatalysators aufgrund der iieeküionsvväi-joe in der ersten xortion, und dementsprechend eine Yernrinderung der n.enge an KohlenDionoxyd und i-Ohienv.asserstoxfen, die das ^bgasbehandlnngssystem verlassen. How to introduce Küulenfiiono ^ d and hydrocarbons, before the tieuut volume of the kataIy sator was heated to the x 'temperature at which the catalyst is active. This results in a faster amount of the main amount of the catalyst due to the iieeküionsvväi-joe in the first portion, and accordingly a reduction in the amount of carbon dioxide and hydrogen oxides which leave the exhaust gas treatment system.

wird der betrieb des erfindungsgemäüen Abgaseehandiungssysttms naher geschildert i Bei seal tem i,otor 1o wira ein sehr reiches luf t-orennstofx'gemisch typischerweise mit eineiii 1-uft-isrennstoffver'aiiltals von nur etwa 1o bis 12 (verglichen Kit dem stochiometrischen Luft-isrennstoxxverhältn. von ca. 14,7) deru i-otor zu^exührt. dieses u-emisch -Kann in büi-jannt-ar .»eise erhalten Bein, beispielsweise indem man den uho;.e 15 praktisch, schlieft, xias resultierende Abgas enthält bGÜiv-.chtllche gongen an KoLilenmonoxyd und kohlenwasserstoffen und vveisx- einen sehr niedrigen Gehalt an freiem dauerstoff auf.the operation of the exhaust gas handling system according to the invention described in more detail i at seal tem i, otor 1o we typically have a very rich air-fuel mixture With a 1-uft-isfuelver'aiiltals of only about 10 to 12 (compared kit to the stoichiometric air-to-racing toxicity ratio. 14.7) deru i-otor to ^ exits. this u-emisch -Can in büi-jannt-ar. »You can also get a leg, for example by adding the uho; .e 15 practically, asleep, xias contains resulting exhaust bGÜiv-.chtllche gongen on KoLilenmonoxyd and hydrocarbons and vveisx- a very low content of free permanent material on.

-üfci üer Durchfuhrung vorliegender Erfindung v^ird eine nicht Mehr als stochioraetx'ische Fenge und vorzugsweise eine substüchioiiietiisohe Lenge an hilfsluxt der ersten Jtufe durch ]eituni:, 55 zugeführt und im G-ernisch mit dem Abgas der Jinti'it"ü3-cJt3lle dex* ersten Umwaricllungszone 24 zugeleitet. Diese i-uft o^-diert einen x'eil der reduzierenden !Bestandteile des Abgases, v.obei v«?...rxiie entsteht, die b^ide Katalysatoren rascher erwärmtiund ferner eine nur mild reduzierende Atmosphäre ^öbil'.iet wird, die -ixe um.vvHndlu.ng des meisten Jtickstoffü^üs in. -ibg'js zu stickstoff statt zu jusinoniak begünstigt. Die Lux tr.t.nge kann nach v.unsch gesteuert werden, unter der etzun^, daio d«r Durchschnittsgehalt des Abgases i ti reauKxerend bleibt, ^s können kurze Abv/eichungen-üfci üer carrying out the present invention, v ^ ith a not more than stochioraetx'ische Fenge and preferably to a substüchioiiietiisohe Lenge hilfsluxt the first through Jtufe] eituni: supplied in 55 and G-ernisch with the exhaust gas of the Jinti'it "ü3- c Jt3lle dex * first Umwaricllungszone 24 fed. These i-runs o ^ -diert a x'eil the reducing! components of the exhaust, v.obei v "? ... rxiie arises that b ^ ide catalysts rapidly heated i and further a only a mildly reducing atmosphere is favored, the -ixe um.vvHndlu.ng of most nitrogen fu ^ üs in. -ibg'js to nitrogen instead of jusinoniak. The lux tr.t.nge can be controlled as desired are, under the etzun ^, daio the average content of the exhaust gas i ti reauKxerend, ^ s can be short calibrations

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-U--U-

in den oxydierenden Bereich eintreten, beispielsweiee wenn das Automobil mit noch kaltem kotor auf hohe (feschv/inoigkeit gebracht wird, wobei diese, falls sie nicht länger andauern,' das funktionieren des Katalysators nicht beeinträchtigen«enter the oxidizing area, for example if the automobile with the engine still cold on high (feschv / inoigkeit is brought, whereby these, if they do not last longer, ' do not affect the functioning of the catalytic converter "

Mit wärmer werdendem Lotor wird das Luf"G-Brennstoxfverhältnis gewöhnlich allmählich erhöht. Dies kann bei einem xitomobil mit konventionellem Vergaser auroh allmähliches weiteres Offnen des Chokes 13 erfolgen. Verschiedene automatische Ühoke-iäinrichtungen und iControllmechanismen für diese sind bekannt. Auch kann der Choke bei Erwärmen des Lotors bekanntlich von Sand geöffnet werden. Sobald, das durchschnittliche Luft-Brennstoffgemisch, welches dem kotor 1o zugeführt wird, einen für den warmen Motor charakteristischen 'Verhältniswert erreicht (d.h. nur schwach sub-stöchiometrisch, beispielsweise wenn der Choke 13 voll oder nahezu voll geöffnet ist), ist die Zufuhr von Hilfsluft zur Eintrittsstelle der ersten ümwandlungszone 24 nicht länger erwünscht, in der I1 at ist es nicht länger möglich, eine merkliche Ivenge Hilfsgas unter diesen Bedingungen durch Leitung 36 zuzuführen, ohne daB das Gasgemisch in der ersten Umwandlun^szone 24 insgesamt oxydierend wird. Das Ventil 56, welches die Luftzufuhr uurch Leitung 05 regelt, /sobald der kotor 1o praktisch die Bedingungen des normal warmen Lotors erreicht hat. Dies kann erzielt werden, indem man die K lüxlwaB se !'temperatur in Leitung 22 oder die Abgastemperatur in der zweiten üiiiwandlun^szone Hiiiit, oder indem man die stellung des Uhokes 13 ermittelt, wie bereits beschrieben.As the lotor warms up, the air / fuel ratio is usually gradually increased. In a xitomobil with a conventional carburettor, this can be done gradually further opening of the choke 13. Various automatic control mechanisms and control mechanisms for these are known. The choke can also be used when it is heated As soon as the average air-fuel mixture, which is supplied to the motor 1o, reaches a ratio value characteristic of the warm engine (ie only slightly sub-stoichiometric, for example when the choke 13 is fully or almost fully opened is), the supply is no longer desired of auxiliary air to the entrance point of the first ümwandlungszone 24, at the I 1 it is no longer possible to supply a significant Ivenge auxiliary gas under these conditions through conduit 36, without dAb the gas mixture in the first Umwandlun ^ zone 24. The valve 56, which the Air supply through line 05 regulates / as soon as the kotor 1o has practically reached the conditions of the normally warm solder. This can be achieved by determining the cooling water temperature in line 22 or the exhaust gas temperature in the second conversion zone, or by determining the position of the Uhoke 13, as already described.

ü-emäß einer bevorzugten Ausführung s'f ο rm ist der kün dungs querschnitt des Ventils 36 variierbar, so daß die durch Leitung 35 strömende Luftmenge allmählich vermindert werden kann, injdem liaß^ in dem das Luf ΐ-iSrenns fcoffverhältnis in dec. dem kotor 1 ο zugeführten Cfemlsch allmählich zunimmt. JJies erlaubtAccording to a preferred embodiment s'f ο rm is the termination cross-section of the valve 36 can be varied, so that the by line 35 the amount of air flowing can be gradually reduced, injdem liaß ^ in which the air ΐ-iSrenns fcoff ratio in dec. to the kotor 1 ο supplied cfemlsch gradually increases. JJies allowed

/"wird daher geschlossen,/ "is therefore closed,

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eine optimale Steuerung der i<'ette (d.h. des Jberschulöes an reduzierenden Komponenten über oauerstoff und stickstofioxyde) in der ersten UiriV.sndlungssone 24· andererseits beaiüzt ein einfaches ^.ui-ZZu-Ventil 36 den Vorteil mechanischer jjinfachheit In keinem jj'all sollte die üüucrstoffmonge in eier ersten Um-Wcndlungsstufe größer uls stochioaetrisch sein, von kurzen Abweichungen abgesehen. Vorzugsweise beträgt die in die erste umwandlungszone 24 eintretende. uauerstofxiK^nge etwa 5o bia 1ϋυ> der stochiouietrischen tenge. „ie bereits erwähnt, wird durch kurze jabv/tichun^en in die o^ditrende Region die .ririvsaKikeit aer o'cickstüiiü^-a-uiiiwandlung; nicht v/esentlich verschlechtert.an optimal control of the i <'ette (i.e. the Jberschulöes reducing components via oxygen and nitrogen oxides) on the other hand, a simple ^ .ui-ZZu valve 36 has the advantage of mechanical simplicity In none of the cases should the oil be in the first stage of transformation greater than stochioaetrical, of short Except for deviations. The in is preferably first conversion zone 24 entering. oxygen exits about 5o bia 1ϋυ> the stochiouietrischen tenge. "As already mentioned, is by short jabv / tichun ^ en in the o ^ ditrende region die .ririvsaKikeit aer o'cickstüiiü ^ -a-uiiiwandlung; not particularly worsened.

In üie zweite umv.andlungszone 26 wir α oeicundkrlux't stetig während betrieb des motors 1ö eingeführt. Die kcnge der durch Leitung 20 zugefihrten iiekundclrluxt muii ausreichen, ul; mindestens eine stochiometrische üanerstox!'menge und vorzugsv.eise einen geringen Jc,uerstoffüberschuh in der Oxy-dationszone 26 bereitzustellen.In the second conversion zone 26 we α oeicundkrlux't steadily introduced during operation of the engine 1ö. The kings of the iiekundclrluxt supplied through line 20 must be sufficient, ul; at least one stoichiometric quantity of oxygen and preferably a low oxygen overshoe in the oxidation zone 26 to be provided.

Obgleich die ..--rf in dung am Jeiopiel eines mit konventionellem Vergaser 15 und ühoke 13 ausgestatteten ^otors beschrieben ..urde, ist sie selbstverständlich auch in solchen Fällen anvvendbar, in dsnen ein variierendes luft-brennstoff gemisch iib i-otor auf andere „eise erzielt \«ird, z.±>, durch Jirenn- sμ offinjection.Although the ..-- rf in dition was described on the basis of an engine equipped with a conventional carburetor 15 and 13, it can of course also be used in cases in which a varying air-fuel mixture is applied to other engines "Eise achieved \" ird, z. ±>, by Jirenn's μ offinjection.

jjas erfinoungsgemäije übgasbehandlungss^sten. ist zusammen mit beliebigen Yerbrennungskraftr^aschinen oder anderen ilner^ieerseugern tin.ver.abar, c^i denen das üb^as einen wesentlichen ubei'-schnij reüiiaiorender isestandteile (z.Ij. jiohlenmonoxyd, unverbrcunte j.^ohlenvvasserstoffe und „a^serstoff) während bestiiimitenlieiten des iLOtorbetriebs (z.ß. bei kaltem Motor) und einen kleineren überschuh reduzierender Beständteile während anderen Zeiten des i otorbetriebs (z.L. bei Itfjjas according to the invention transfer gas treatment systems. is tin.ver.abar together with any combustion engine or other internal combustion engine, c ^ i which is about an essential ubei'-schnij reüiiaiorender is constituents (z.Ij. jiohlenmonoxyd, unbroken j. ^ ohlenvasserstoffe and "a ^ hydrogen) during certain times of the iLOtor operation (e.g. when the engine is cold) and a smaller overshoe reducing constituent parts during other times of the i otor operation (e.g. with Itf

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temperatur) .enthält. Selbstverständlich kann der kotor dabei während einigen Arbeitsbedingungen, z.B. beim schnellen überholen, wenn der Lotor bei normaler Betriebstemperatur ist, unter Ketto-üzydationsbedingungen arbeiten, wobei das Vorhandensein gelegentlicher oxydierender Bedingungen das erfindungsgemäße Äbgasbehandlungssysteir. nicht beeinträchtigt, solange das durchschnittliche Luft-Brennstoffverhältnis mindestens sch?/ach Netto-reduzierend ist sowohl während des Betriebs bei kaltem wie bei warmem kotor.temperature) .contains. Of course, the kotor can do it during some working conditions, e.g. when overtaking quickly, when the lotor is at normal operating temperature, work under Ketto-üzydationsbedingungen, with the presence occasional oxidizing conditions the exhaust gas treatment system according to the invention. not affected, as long as the average air-fuel ratio at least nice / oh net-reducing is both during the Operation with both cold and warm kotor.

Beispielexample

läirt lastfahrzeug mit 5,735 1 Chevrolet V-3-Verdrängungsmotor (Modell 197o) wurde auf jeder Seite des kotors mit einem zweiteiligen katalysatoren stern ausgestattet, welches aus einem Stickstoffoxyd-Eeduktionskatalysator aus Nickel-Kupferlegierung und aus einem Engelhard PTZ-5-Üxj'dationskatalysator auf Platin auf einem keramischen Wabengitterträger best&nd. Um Heduktionsbedingungen über dem Nickel-Kupferlegierungskatalysator zu erzielen, war das !frischgas für den kotor netto fett, d.h. daß mehr als die stöchiometrische Menge Brennstoff verwendet wurde. Sekundärluft wurde zwischen dem Kickel-Kupfer-Katalysstor und dem üxvdationskatalysator eingeführt. Die Sekundärluft wurde durch eine vom !,rotor betriebene Luftpumpe zugeführt.. Zwecks Jirzielung einer raschesten Erwärmung des Katalysatorsystems wurden 46o g Nickel-Kupferlegierung auf jeder Seite des Motors eingesetzt. Der Katalysator befand sich in einem mit dem Ausgang der Abgasleitung verbundenen Reaktor* Sowohl die übgasleitungen wie die katalysatorhaltigen !Reaktoren waren mit etwa 2 cm einer gießbaren hitzebeständigen Isolierung beschichtet.läirt truck with 5.735 1 Chevrolet V-3 displacement engine (model 197o) was equipped on each side of the engine with a two-part catalytic converter star, which consists of a nitrogen oxide reduction catalytic converter made of nickel-copper alloy and an Engelhard PTZ-5 expansion catalytic converter Platinum on a ceramic honeycomb lattice support. To achieve heduction conditions over the nickel-copper alloy catalyst, the engine fresh gas was net rich, meaning that more than the stoichiometric amount of fuel was used. Secondary air was introduced between the Kickel copper catalyst and the diffusion catalyst. The secondary air was supplied by an air pump operated by the rotor. In order to achieve the fastest possible heating of the catalyst system, 46o g of nickel-copper alloy were used on each side of the engine. The catalyst was located in a reactor connected to the outlet of the exhaust pipe * Both the gas pipes and the reactors containing the catalyst were coated with about 2 cm of castable, heat-resistant insulation.

3ÜS&29/04&23ÜS & 29/04 & 2

Die J1UfV/arm "tu st s wurden nach deui iiniissionstestverf ahren der 1.,J-J Legierung von 1972 (1972 U.S. Government federal linisaion 'i'est Jrooedure) ,lurch^eführt. Dabei wurde bei einer eingestellten Temperatur von 2o-3o°ü, der auch die ainfangskctolysatortemperatur entsprach, gestartet. Um den i>-Otor unter diesen Bedingungen zu starten, v/ur.de der ühoke betätigt, d.h. es wurde bei einem Luf t-zirep.nstoff-Verhältnis von etwa. 12 kg/kg brennstoff gearbeitet (das stöchiometrische iiuftjjrer-nstoff-:>evvichtsverhältnis betrug 14,6). unter diesen jjedin.;:.ungen produzierte der Lotor ein .abgas mit großen mengen an. Kohl^nionoxyd und unverbrwnnten Kohlenwasserstoffen und sehr wenig ocuerstoff. nie Abgasteinperatur war niedrig und der 'iiickel-iupfer-Kutalysator erwärmte sich langsam. üie K -.tpl/s&torteFiperatur (gemessen mit einem Ohiiomel-Älumeli'uenroeleiaent im Zentrum der Katalysatorschicht) erreichte nach 3o Je Kunden 6oo°<J, stieg jedoch in> den nächsten 3o Sekunden nicht v/eiter an. Sie KohlenriiOnoxydemission, im obigen X'&st gemessen, betrug mehr als 2,5 g/km· Unter Anwendung der erfindungsgemäwen Luftzufuhr erfolgte weitere Erwärmung des KuTülysators Iu kritischen Zeitraum zwischen 3o und 6o rjeicunden nach dem Kaltstart durch Zusatz von 1o Volumen-'^ Lux't, bezogen auf die ü-esaHt-Abgasnienge (Luft und Abgasvoluir.inf! beziehen sich auf Hοrmaltemperatur und -druck). jjps resultierende x-uft-jibgasgeiaisch enthielt weniger als ei ie stöchiorietrische Luf tinenge. Die ICohlünmonoxyd-Emission wurde auf diese ..eise uir o,6 g/km gesenkt, während die K"t&l^na tiortüiiiperatur innerhalb 45 Sekunden 875°^ erreichte, ü-leichv/eriiige Emissionen ε= η stickstoffoxyden von etwa o,2 g/km Viurden f?ov<ohl ff it wie ohne die Luftzufuhr gemäß vorliegender =■: rf in. dung erzielt.The J 1 UfV / arm "tu st s were carried out according to the German iiniission test method of the 1st, JJ alloy from 1972 (1972 US Government federal linisaion 'i'est Jrooedure) ° ü, which also corresponded to the initial skctolysator temperature, to start the i> -Otor under these conditions, v / ur.de the ühoke operated, ie it was at an air t / cirep.nstoff ratio of about 12 kg / kg of fuel worked (the stoichiometric air-fuel-fuel ratio was 14.6). Under these quantities , the lotor produced an exhaust gas with large amounts of carbon ion oxide and unburned hydrocarbons and very little oxygen. never Abgasteinperatur was low and the 'iiickel-iupfer-Kutalysator warmed slowly. üie K -.tpl / s torteFiperatur (measured with a Ohiiomel-Älumeli'uenroeleiaent in the center of the catalyst layer) reached after 3o the customer 6oo ° <J, but increased in > not v / e for the next 30 seconds iter on. You KohlenriiOnoxydemission, in the above X 'measured & st, was more than 2.5 g / km · Using the erfindungsgemäwen air was fed in further heating of the KuTülysators Iu critical period between 3o and 6o rjeicunden after a cold start by adding 1o volume -' ^ Lux 't, based on the ue-esaHt exhaust gas volume (air and exhaust gas volume.inf! relate to the ambient temperature and pressure). jjps resulting x-uft-jibgasgeiaisch contained less than a stoichiometric amount of air. The carbon monoxide emission was reduced to this level by 0.6 g / km, while the temperature reached 875 ° within 45 seconds, with slight emissions ε = η nitrogen oxides of about 0.2 g / km Viurden f? ov <ohl ff it as achieved without the air supply according to the present = ■: rf in. dung.

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Claims (2)

PatentansprücheClaims Verfahren zur entfernung von Verunreinigungen aus dem Abgas von Verbrennungskraftmaschinen, in welchen der .brennstoff bei kaltem Motor ωit einem Luft-brennstoffverhältnis von wesentlich weniger als den,, stöchiometrischen Verhältnis und bei warmem iuotor bei größerem, jedoch noch sub-stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis verbrannt wird und bei welchen das Abgas unter Netto-iteduktionsbedingungen in einer ersten Umwandlungszone mit einem Reduktionskatalysator für Stickstoffoxyd in Berührung gebracht und in einer zweiten Umwandlungszone zusarmnen mit öekundärluft unter Isietto-Oxyäationsbedingungen behandelt wird; zwecks Oxydation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daij manProcess for the removal of impurities from the exhaust gas of internal combustion engines, in which the .fuel is burned with a cold engine ω with an air-fuel ratio of substantially less than the ,, stoichiometric ratio and with a warm engine with a larger, but still sub-stoichiometric air-fuel ratio and in which the exhaust gas is brought into contact under net reduction conditions in a first conversion zone with a reduction catalyst for nitrogen oxide and in a second conversion zone is treated together with secondary air under Isietto oxygenation conditions ; for the purpose of oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons, characterized in that one (a) der ersten Umwandlungsterne während des Betriebs mit kaltem Motor eine Luftmenge zuführt, die nicht größer ist als die stöehiometrische Menge,(a) the first conversion stars during operation with cold The engine supplies an amount of air that is not greater than the stoehiometric amount, (b) die Luftzufuhr zur ersten Urnwandlungszone abschaltet, sobald das durchschnittliche Luft-Brennstoffverhältnis im wesentlichen den wert des normal warmen icotors erreicht hat und(b) switches off the air supply to the first conversion zone, as soon as the average air / fuel ratio has essentially reached the value of the normal warm icotor and (c) den Betrieb ohne wesentlichen Zusatz von Auu>enluft zur ersten Umwandlungsζone fortsetzt.(c) Operation without significant addition of outside air to the first conversion zone continues. 2. Vorrichtung zur jcintfernun^ von verunreinigungen aus dem Abgas von Verbrennungskraftmaschinen, die kittel zur Zufuhr eines Luft-Brennstoffgemischs zum Motor, lwittel zur Variierung des Luft-BrennstoffVerhältnisses in diesem gemisch und 2. Device for the removal of impurities from the exhaust gas of internal combustion engines, the means for supplying an air-fuel mixture to the engine, means for varying the air-fuel ratio in this mixture and 309829/0 4 82309829/0 4 82 Mittel zur Entfernung von Verunreinigungen aus dem Abgas unil'assen, wobei die letztgenannten ivjittel einen ersten Umwandler mit einem iieauktionskatalysator für citickstoffo^yd, einen zweiten Umwandler zur Oxydation von Kohlenmonoxyd und Sohlenvvassers'coffen und Littel zur Zufuhr mindestens der stöchioiaetrischen Luf tmenge zum zweiten Umwandler umfassen, gekennzeichnet durchMeans for removing contaminants from the Unil'assen exhaust gas, the latter ivjittel a first Converter with an auction catalyst for citikstoffo ^ yd, a second converter for the oxidation of carbon monoxide and Sohlenvassers'coffen and Littel for supply at least the stoichiometric amount of air to the second converter, marked by (a) kittel zur Zufuhr einer su'o-Gtüchionietrischen luftmenge zum ersten Umwandler während des Betriebs bei kaltem iüotor und(a) Gown for supplying a su'o-Gtüchionietrischen amount of air to the first converter during operation when the engine is cold and (b) !kittel, um die Luftzufuhr zum ersten Umwandler im wesentlichen abzuschalten, sobald der Jkotor im wesentlichen normale Betriebstemperatur erreicht hat.(b)! kittel to stop the air supply to the first transducer in the essentially shut off as soon as the Jkotor is essentially has reached normal operating temperature. Esso Kesearch and Engineering Company Linden» N.J., V.tft.A»Esso Kesearch and Engineering Company Linden "N.J., V.tft.A" iiechtsanwaltlawyer 309829/0482309829/0482
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