DE3337903A1 - Catalyst arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Die Erfindung betrifft eine Katalysatoranordnung gemäß dein Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a catalyst arrangement according to the preamble of the main claim.
Eine solche Anordnung ist aus der DE-AS 26 49 825 bekannt.Such an arrangement is known from DE-AS 26 49 825.
Ein oxidierendes Abgas von einem Verbrennungsmotor wird der Anordnung zugeführt, die zweigeteilt ist, wobei der erste Bereich Reduktionen und der zweite Oxidationen fördert. Reduziert werden Stickoxide NO und oxidiert wird zum Beispiel Kohlenmonoxid CO. Der erste, reduzierende Bereich ist mit Rhodium und'oder Iridium als Katalysatormaterial beschichtet. Diese Edelmetalle sind in der Lage, die Reduktion von Stickoxiden NOx auch in oxidierender Atmosphäre herbeizuführen. Der zweite Bereich ist mit Platin und/oder Palladium als Katalysatormaterial beschichtet. Diese Elemente begünstigen die Oxidation von Kohlenmonoxid CO und von Kohlenwasserstoffen HC.An oxidizing exhaust gas from an internal combustion engine becomes the assembly fed, which is divided into two parts, the first area reductions and the second Promotes oxidations. Nitrogen oxides (NO) are reduced and there is oxidation, for example Carbon monoxide CO. The first, reducing area is with rhodium and iridium coated as a catalyst material. These precious metals are capable of the reduction of nitrogen oxides to bring about NOx even in an oxidizing atmosphere. The second area is coated with platinum and / or palladium as a catalyst material. These elements favor the oxidation of carbon monoxide CO and hydrocarbons HC.
Die bekannte Katalysatoranordnung ist sehr teuer, da sie ausschließlich Edelmetalle als Katalysatormaterialien verwendet. Es ist wünschenswert, billigere Katalysatormaterialien zu verwenden, die aber häufig in ihrer Aktivität etwas gegenüber den Edelmetallen zurückbleiben.The known catalyst arrangement is very expensive because it is exclusively Precious metals used as catalyst materials. It is desirable cheaper To use catalyst materials, but which are often somewhat opposed to their activity lag behind the precious metals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Katalysatoranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die ohne Beeinträchtigung ihres Mrtrkungsgrades auch mit schwächer aktiven und billigeren Katalysatormaterialien auskommt, oder bei Verwendung der gleichen Materialien einen höheren Wirkungsgrad aufweist.The invention is based on the object of a catalytic converter arrangement of the type mentioned at the beginning, without impairing their degree of strength also gets by with less active and cheaper catalyst materials, or has a higher efficiency when using the same materials.
Die erfindungsgemäße Lösung ist im Hauptanspruch gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.The solution according to the invention is characterized in the main claim. Beneficial Refinements and developments are the subject of subclaims.
Die erfindungsgemäße Katalysatoranordnung zeichnet sich dadurch aus, daß der reduzierende Bereich in Strömungsrichtung des Abgases nicht mehr vor, sondern hinter dem oxidierenden Bereich angeordnet ist. Dieser Anordnung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Anordnungen gemäß dem Stand der Technik, wie sie außer aus der genannten DE-AS 26 49 825 auch noch in ähnlicher Weise aus der DE-OS 21 58 877 und der DE-AS 21 59 774 bekannt sind, der reduzierende Bereich mehr Sauerstoff zugeführt bekommt als der oxidierende Bereich.The catalyst arrangement according to the invention is characterized in that that the reducing area in the flow direction of the exhaust gas is no longer in front, but is arranged behind the oxidizing area. Knowledge lies in this arrangement based on the fact that in arrangements according to the prior art, as they are except from the mentioned DE-AS 26 49 825 also in a similar manner from DE-OS 21 58 877 and of DE-AS 21 59 774 are known, the reducing area supplied more oxygen gets as the oxidizing area.
Dann müssen aber besonders gute Katalysatoren verwendet werden, um dennoch in oxidierender Atmosphäre die Reduktion und in in ihrer Oxidationskraft geschwächter Atmosphäre die Oxidation begünstigen zu können. Beim erfindungsgemäßen Aufbau steht dagegen für die Oxidation die maximale Sauerstoffmenge aus dem Abgas zur Verfügung, während im reduzierenden Bereich der Sauerstoffanteil durch die zuvor erfolgte Oxidation gewisser Schadstoffe des heißen Abgases bereits vermindert ist.But then particularly good catalysts have to be used nevertheless in an oxidizing atmosphere the reduction and in its oxidizing power to be able to promote oxidation in a weakened atmosphere. When the invention Structure, on the other hand, represents the maximum amount of oxygen from the exhaust gas for oxidation available, while in the reducing range the oxygen content through the previously oxidation of certain pollutants in the hot exhaust gas has already been reduced.
Besonders wirkungsvoll arbeitet die erfindungsgemäße Anordnung in Abgasen, die Rußbestandteile enthalten, wenn der Rußbestandteil im oxidierenden Bereich ausgefiltert und dort verbrannt wird. Ein solcher Katalysatorfilter ist für sich aus der DE-OS 29 51 316 bekannt. Als Ka.talysatormaterial ist ein Metall oder ein Metalloxid auf ein metallisches Siebgewebe aufgebracht.The arrangement according to the invention works particularly effectively in FIG Exhaust gases that contain soot components when the soot component is in the oxidizing state Area is filtered out and burned there. One such catalyst filter is known from DE-OS 29 51 316. A metal is used as the catalyst material or a metal oxide applied to a metallic screen mesh.
Als noch vorteilhafter hat es sich jedoch herausgestellt, das Katalysatormaterial nicht auf ein Metallsieb, sondern auf ein Faservlies aufzubringen, oder den Katalysator in Pulverform in das Faservlies einzubringen, entweder schon bei der Herstellung desselben oder durch nachträgliches Tauchen in eine Dispersion des Katalysatorpulvers.However, it has been found to be even more advantageous to use the catalyst material not on a metal screen, but on a non-woven fabric, or the catalyst to be introduced into the fiber fleece in powder form, either during manufacture the same or by subsequent immersion in a dispersion of the catalyst powder.
Die Abbrenntemperatur von ausgefiltertem Ruß wird ganz besonders dann heruntergesetzt, wenn als Katalysatormaterial zum zum Begünstigendes Abbrennens Eisenoxid, Fein Fe2 04 verwendet wird.The burning temperature of filtered out soot becomes very special then lowered when used as a catalyst material to promote burning off Iron oxide, fine Fe2 04 is used.
Bei Abgasen von Gaserzeugern, die in unterschiedlichen Lastbereichen einmal oxidierende und andererseits reduzierende Abgase abgeben, isties von Vorteil, eine erfindungsgemäße Katalysatoranordnung mit einer bekannten parallel zu schalten, bei der ein reduzierender Katalysatorbereich vor einem oxidierenden Bereich liegt. Das Umschalten zwischen den beiden parallel liegenden Teilanordnungen wird durch eine Lambdasonde im Abgasstrom vorgenommen, die ermittelt, ob das Abgas oxidierend oder reduzierend ist.For exhaust gases from gas generators in different load ranges emitting oxidizing and reducing exhaust gases on the other hand, this is an advantage to connect a catalyst arrangement according to the invention in parallel with a known one, in which a reducing catalyst area precedes an oxidizing area. Switching between the two parallel sub-assemblies is carried out by a lambda probe is made in the exhaust gas flow, which determines whether the exhaust gas is oxidizing or is reducing.
Abgaserzeuger, die überwiegend oxidierende Abgase liefern, sind zum Beispiel Dieselmotoren. Daher ist die Anwendung einer erfindungsgemäßen Katalysatoranordnung bei diesen Motoren besonders vorteilhaft, insbesondere wenn der oxidierende Bereich als Katalysatorfilter ausgebildet wird.Exhaust gas generators, which mainly deliver oxidizing exhaust gases, are for Take diesel engines as an example. Therefore, the use of a catalyst arrangement according to the invention particularly advantageous in these engines, especially if the oxidizing area is designed as a catalyst filter.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Ein Flußdiagramm über den Strom von Abgas durch verschiedene Katalysatorbereiche; Fig. 2 ein Flußdiagramm des Stromes von Abgas durch verschiedene Katalysatorbereiche zweier umschaltbarer Kata.lysator-Teilanordnungen; und Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine in einem Gehäuse angeordnete Katalysatoranordnung Gemäß Fig. 1 strömt ein oxidierendes Abgas, zum Beispiel von einem Dieselmotor, in einen Katalysatorfilter 10. Das Abgas enthält zum Beispiel Stickoxide NOx, Kohlenwasserstoffe HC, Kohlenmonoxid CO und Ruß C. Der Katalysatorfilter 10 wirkt oxidierend, stellt also den oxidierenden Bereich einer Katalysatoranordnung dar. Demgemäß werden durch den Katalysator Kohlenwasserstoffe durch Umsetzen mit Sauerstoff in Wasser und Kohlendioxid und Kohlenmonoxid in Kohlendioxid umgesetzt. Ruß C bleibt am Filter hängen und wird ebenfalls in Kohlenmonoxid verbrannt.The invention is explained in more detail below with reference to figures. 1 shows a flow diagram of the flow of exhaust gas through various catalyst regions; Figure 2 is a flow diagram of the flow of exhaust gas through various catalyst areas two switchable Kata.lysator part arrangements; and FIG. 5 is a schematic Cross section through a catalyst arrangement arranged in a housing According to 1, an oxidizing exhaust gas, for example from a diesel engine, flows into one Catalyst filter 10. The exhaust gas contains, for example, nitrogen oxides, NOx, hydrocarbons HC, carbon monoxide CO and soot C. The catalyst filter 10 has an oxidizing effect that is, the oxidizing area of a catalytic converter arrangement. Accordingly, by the catalyst hydrocarbons by reacting with oxygen in water and carbon dioxide and carbon monoxide converted into carbon dioxide. Soot C sticks to the filter and becomes also burned in carbon monoxide.
Das den Katalysatorfilter 10 verlassende Abgas enthält keine oxidierbaren Teile, insbesondere keinen Ruß mehr.The exhaust gas leaving the catalyst filter 10 does not contain any oxidizable gases Parts, especially no more soot.
Durch das Umsetzen der oxidierbaren Gasbestandteile und durch das Verbrennen des Rußes wirkt das den Katalysatorfilter 10 verlassende Abgas aber schwächer oxidierend als das Abgas, das in ihn eingeleitet worden ist. Dieses schwächer oxidierende Abgas wird einem reduzierenden Katalysatorbereich 11 zugeleitet, in dem, in der immer noch oxidierend wirkenden Atmosphäre, Stickoxid NOx in Stickstoff und Sauerstoff aufgespalten werden. Katalysatormaterialien, die eine solche Reduktion in oxidierender Atmosphäre ermöglichen, sind zum Beispiel Rhodium oder Iridium oder Raney-Kobalt.By converting the oxidizable gas components and by the When the soot is burned, the exhaust gas leaving the catalyst filter 10 has a weaker effect oxidizing than the exhaust gas that has been introduced into it. This weaker oxidizing Exhaust gas is fed to a reducing catalyst area 11, in which, in the still oxidizing atmosphere, nitrogen oxide NOx in nitrogen and oxygen be split up. Catalyst materials that allow such a reduction in oxidizing Rhodium or iridium or Raney cobalt, for example, make an atmosphere possible.
Durch die Wirkung der Katalysatoranordnung mit dem oxidierend wirkenden Katalysatorfilter 10 und dem reduzierend wirkenden Katalysatorbereich 11 sind die aufgezählten Schadstoffe schließlich in Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff und Sauerstoff umgewandelt.Through the effect of the catalyst arrangement with the oxidizing effect Catalyst filter 10 and the reducing catalyst area 11 are the finally listed pollutants in water, carbon dioxide, nitrogen and oxygen converted.
Es ist auch möglich, die Anordnung gemäß Fig. 1 als Teila.nordnung zusammen mit einer herkömmlichen Anordnung anzuwenden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Dies empfiehlt sich dann, wenn das Abgas abhängig von unterschiedlichen Verbrennungsbedingungen einmal oxidierend und einmal reduzierend wirken kann, wie dies vor allem bei Dieselmotoren und bei Hausbrand-Abgasen vorkommt. Zu diesem Zweck ist in die Abgasleitung 12 vom Abgaserzeuger eine Lambdasonde 13 geschaltet. Derartige Lambdasonden ermitteln, ob Gasatmosphären von Abgasen einen Sauerstoffüberschuß in bezug auf oxidierbare Abgasbestandteile enthalten oder nicht, d. h.It is also possible to use the arrangement according to FIG. 1 as a partial arrangement to be used in conjunction with a conventional arrangement as shown in FIG is. This is recommended when the exhaust gas depends on different Combustion conditions can have an oxidizing and a reducing effect once, as is the case with diesel engines in particular and occurs in house combustion exhaust gases. For this purpose is in the exhaust pipe 12 from A lambda probe 13 is connected to the exhaust gas generator. Determine such lambda sensors whether gas atmospheres of exhaust gases have an excess of oxygen in relation to oxidizable Contain or not contain exhaust gas components, d. H.
ob das Abgas oxidierend oder reduzierend ist. Wird ein oxidierendes Abgas festgestellt, so erfolgt ein Umschalten auf eine obere Teilanordnung, die genauso wie die Anordnung in Fig. 1 aufgebaut ist und ein erstes Katalysatorfilter 10.1 und einen ersten reduzierenden Katalysatorbereich 11.1 a.ufweist.whether the exhaust gas is oxidizing or reducing. Becomes an oxidizing Exhaust gas detected, a switch to an upper subassembly takes place just like the arrangement in Fig. 1 is constructed and a first catalyst filter 10.1 and a first reducing catalyst area 11.1 a.
Ermittelt die Lambdasonde dagegen ein reduzierend wirkendes Abgas, so schaltet sie auf die in Fig. 2 unten eingezeichnete zweite Teilanordnung um, die ähnlich wie herkömmliche Katalysatoranordnungen aufgebaut ist. Es ist jedoch zu beachten, daß für den oxidierend wirkenden Katalysatorbereich bei der unteren Teilanordnung ein zweites Katalysatorfilter 10.2 verwendetiist, was von herkömmlichen Anordnungen nicht bekannt ist, wo nicht filternde oxidierende Katalysatorbereiche verwendet werden.If, on the other hand, the lambda probe detects a reducing exhaust gas, so it switches over to the second sub-arrangement shown at the bottom in FIG. 2, which is constructed in a similar way to conventional catalytic converter arrangements. However, it is Please note that for the oxidizing catalyst range in the lower Subassembly uses a second catalyst filter 10.2, what is different from conventional ones Arrangements are not known where non-filtering oxidizing catalyst areas be used.
Die untere Teilanordnung gemäß Fig. 2 weist vor dem bereits erwähnten zweiten Katalysatorfilter 10.2 einen zweiten reduzierenden Katalysatorbereich 11.2 auf. Diesem werden nach dem Umschalten durch die Lambdasonde die reduzierenden Abgase von der Abgasleitung 12 zugeführt. Es erfolgt dann ein Umwandeln von Stickoxiden NOx in Stickstoff und Sauerstoff.The lower sub-assembly according to FIG. 2 has before the already mentioned second catalyst filter 10.2 a second reducing catalyst area 11.2 on. After switching through the lambda probe, this receives the reducing exhaust gases supplied from the exhaust pipe 12. A conversion of nitrogen oxides then takes place NOx in nitrogen and oxygen.
Das Abgas aus dem reduzierend wirkenden Katalysatorbereich 11.2 wird mit Sauerstoff vermischt, wodurch ein oxidierendes Abgas gebildet wird, das noch Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Ruß C aufweist. Der zugeführte Sauerstoff rührt von zugeführter Verbrennungsluft her, welches ZuSühren ebenfalls durch die Lambdasonde 15 gesteuert wird.The exhaust gas from the reducing catalyst area 11.2 is mixed with oxygen, whereby an oxidizing exhaust gas is formed, which is still Hydrocarbons, carbon monoxide and soot C. The supplied oxygen stirs from the supplied combustion air, which is also supplied by the lambda probe 15 is controlled.
Imzweiten Katalysatorfilter 10.2 wird der Ruß ausgefiltert und bei niedriger Temperatur zu Kohlendioxid C02 verbrannt.In the second catalyst filter 10.2, the soot is filtered out and at low temperature burned to carbon dioxide C02.
In diesem oxidierend wirkenden Katalysatorbereich werden auch die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid in Wasser und Kohlendioxid umgewandelt.In this oxidizing catalyst area, the Hydrocarbons and the carbon monoxide are converted into water and carbon dioxide.
Das Umschalten durch die Lambdasonde 15 ermöglicht es, Schadstoffe in oxidierenden Abgasen immer mit optimal cm Wirkungsgrad in Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff und Sauerstoff umzuwandeln.Switching through the lambda probe 15 enables pollutants in oxidizing exhaust gases always with optimal cm efficiency in water, carbon dioxide, To convert nitrogen and oxygen.
Bei den Flußplänen gemäß den Fig. 1 und 2 sind die oxidierend wirkenden Katalysatorbereiche als Katalysatorfilter 10 ausgebildet. Diese Filter finden, wie oben bereits erwähnt, dann Anwendung, wenn das Abgas Ruß enthält, also zum Beispiel von einem Dieselmotor oder von Ausbrand herrührt.In the flow charts according to FIGS. 1 and 2, the oxidizing effects Catalytic converter areas designed as a catalytic converter filter 10. These filters find how Already mentioned above, it is used when the exhaust gas contains soot, for example from a diesel engine or burnout.
In diesem Fall wirkt die anmeldegemäße Anordnung besonders stark, da dann eine besonders starke Absenkung des oxidierenden Anteils im Abgas erfolgt, so daß der nachgeschaltete reduzierende Katalysatorbereich besonders effektiv arbeiten kann. Für Abgase, die keinen Ruß enthalten, wie z. B. die Abgase von Ottomotoren, ist es aber auch möglich, den oxidierenden Katalysatorbereich in herkömmlicher Art und Weise, also nicht filternd, auszubilden.In this case, the registration-compliant arrangement has a particularly strong effect, because then there is a particularly strong reduction in the oxidizing fraction in the exhaust gas, so that the downstream reducing catalyst area work particularly effectively can. For exhaust gases that do not contain soot, such as B. the exhaust gases from gasoline engines, but it is also possible to use the oxidizing catalyst area in a conventional manner and to train in a manner that is not filtering.
Der Querschnitt gemäß Fig. 5 zeigt eine in einem Gehäuse 14 angeordnete Katalysatoranordnung 15. Diese weist einen inneren Blechsiebzylinder 16.1 und einen konzentrisch mit diesem angeordneten mittleren Blechsiebzylinder 16.2 auf.The cross section according to FIG. 5 shows one arranged in a housing 14 Catalyst arrangement 15. This has an inner sheet metal screen cylinder 16.1 and a concentrically with this arranged central sheet metal screen cylinder 16.2.
Diese sind genauso ausgebildet wie herkömmliche Blechsiebzylinder von Luftfiltern.These are designed in the same way as conventional sheet metal screen cylinders of air filters.
Die beiden Blechsiebzylinder 16.1 und 16.2 dienen als Stütze für ein Faservlies 17 aus anorganischen Oxidfasern. In die Oxidfasern ist als Katalysatormaterial Raney-Pulver eingebettet. Dieses Material ist besonders wirkungsvoll zur Reduktion von Stickoxiden NOx auch in oxidierender Atmosphäre.The two sheet metal screen cylinders 16.1 and 16.2 serve as a support for a Nonwoven fabric 17 made of inorganic oxide fibers. In the oxide fibers is used as a catalyst material Raney powder embedded. This material is particularly effective for reduction of nitrogen oxides NOx even in an oxidizing atmosphere.
Nach außen schließt sich an den mittleren Blechsiebzylinder 16.2 ein Sternfilter 18 an, das mit einem oxidierend wirkenden Katalysatormaterial beschichtet ist. Der Sternfilter 18 wirkt als Katalysatorfilter 10 gemäß den Fig. 1 und 2. Besteht der Sternfilter 18 aus einem Metallgewebe, so ist er selbsttragend und bedarf keines weiteren Haltes.To the outside, the middle sheet metal screen cylinder 16.2 is closed Star filter 18 coated with an oxidizing catalyst material is. The star filter 18 acts as a catalyst filter 10 according to FIGS. 1 and 2. There is the star filter 18 made of a metal mesh, so it is self-supporting and does not require any further hold.
Ist der Sternfilter dagegen aus einem Faservlies gefertigt, so ist außen um ihn noch ein äußerer Blechsiebzylinder 16.3 angeordnet, der in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist.If, on the other hand, the star filter is made of a fiber fleece, then an outer sheet metal screen cylinder 16.3, which is shown in dashed lines in FIG. 3, is arranged around it is shown.
Oxidierendes Abgas, das Stickoxide NOx, Kohlenwasserstoffe HC, Kohlenmonoxid CO und Ruß C enthält, wird durch eine ZufUhröffnung 19 dem Inneren des Gehäuses 14 und damit der Katalysatoranordnung 15 zugeführt. Es durchströmt den äußeren Blechsiebzylinder 16.) und den Sternfilter 18, von dem jedoch die im Abgas enthaltenen Rußteilchen 20 zurückgehalten werden. Die Rußteilchen 20 sind in Fig. 3 als einzelne Körner dargestellt. Tatsächlich bilden sie jedoch Agglomerate unterschiedlich großer Abmessungen. Diese Rußteilchen 20 bzw. eine aus ihnen gebildete Rußschicht wird bei relativ niedrigen Abgastemperaturen von etwa 300 °C am Sternfilter 18 abgebrannt. Dabei wird Sauerstoff verbraucht, so daß nur noch geringer oxidierendes Abgas durch den mittleren Blechsiebzylinder 16.2 zum reduzierend wirkenden Faservlies 17 strömt. Dort werden Stickoxide NOx in Stickstoff umgewandelt. In das Innere des inneren Blechsiebzylinders 16.1 strömt dann Abgas, das keine Schadstoffe, sondern nur noch die Umwandlungsprodukte Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff und Sauerstoff enthält. Dieses Abgas wird durch eine nicht dargestellte oeffnung weggeleitet.Oxidizing exhaust gas, the nitrogen oxides NOx, hydrocarbons HC, carbon monoxide Contains CO and carbon black C, is through a supply port 19 to the interior of the housing 14 and thus supplied to the catalytic converter arrangement 15. It flows through the outer sheet metal cylinder 16.) and the star filter 18, from which, however, the soot particles contained in the exhaust gas 20 be withheld. The soot particles 20 are shown in FIG. 3 as individual grains shown. In fact, however, they form agglomerates of different sizes. This soot particles 20 or a soot layer formed from them is at relatively low Exhaust gas temperatures of about 300 ° C burned off at the star filter 18. This is oxygen consumed, so that only less oxidizing exhaust gas through the middle sheet metal screen cylinder 16.2 flows to the reducing fiber fleece 17. There, nitrogen oxides become NOx converted to nitrogen. Flows into the interior of the inner sheet metal screen cylinder 16.1 then exhaust gas, which is not a pollutant, but only the conversion products Contains water, carbon dioxide, nitrogen and oxygen. This exhaust gas is through an opening, not shown, led away.
Der Aufbau gemäß Fig. 5 kann zahlreiche Abwandlungen erfahren. Insbesonder#e ist zu beachten, daß die Zuführöffnung 19 in das Gehäuse 14 eher schematisch dargestellt ist. Es wird eine solche Zuführung gewählt, die optimale Strömungsverhältnisse ergibt. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Katalysatoranordnung 15 bei einem Verbrennungsmotor verwendet wird. Abhängig vom Abgaserzeuger, dessen Abgase umgewandelt werden müssen, werden mehr reduzierende oder mehr oxidierende Schadstoffe anfallen. Abhängig davon sind der Aufbau, insbesondere die Abmessungen in Strömungsrichtung des oxidierenden bzw. des reduzierenden Katalysatorbereiches zu wählen.The structure according to FIG. 5 can undergo numerous modifications. In particular it should be noted that the feed opening 19 in the housing 14 is shown rather schematically is. Such a feed is selected that results in optimal flow conditions. This is particularly important when the catalytic converter arrangement 15 is used in an internal combustion engine is used. Depending on the exhaust gas generator whose exhaust gases have to be converted, there will be more reducing or more oxidizing pollutants. Depending on it are the structure, especially the dimensions in the direction of flow of the oxidizing or the reducing catalyst range to be selected.
Der Sternfilter 18 kann zum Beispiel aus einem mit Metallen oder Metalloxiden als Katalysatormaterialien beschichteten metallischen Siebgewebe bestehen, wie es in der DE-OS 29 51 316 beschrieben ist. Eine größere Tiefe des Sternfilters 18 in Durchströmungsrichtung der Abgase ergibt sich dann, wenn statt eines Metallsiebes ein Faservlies verwendet wird, in das oxidierend katalytisch wirksame Bestandteile eingebettet sind. Bei Verwendung eines solchen Faservlieses ist die Maschenweite größer als der mittlere Durchmesser vonRußteilchen, die aber trotzdem auf Grund der vielen aufeinanderfolgenden Fasern zurückgehalten werden. Die Rußteilchen weisen vor ihrer Agglomeration einen Durchmesser von etwa 25 - 250 nm auf.The star filter 18 may, for example, be made of metals or metal oxides metallic meshes coated as catalyst materials exist, like it in DE-OS 29 51 316 is described. A greater depth of the star filter 18 in The direction of flow of the exhaust gases arises when instead of a metal screen a nonwoven fabric is used, in the oxidizing catalytically active components are embedded. When using such a fiber fleece, the mesh size is larger than the mean diameter of soot particles, but still due to of the many consecutive fibers are retained. The soot particles show before their agglomeration a diameter of about 25-250 nm.
Als Faservlies kann zum Beispiel ein solches verwendet werden, wie es unter der Bezeichnung "Cerablanket" oder "Cerachrome" von der Firma. Ma.nville, Frankreich erhältlich ist.As the fiber fleece, for example, such as it was called "Cerablanket" or "Cerachrome" by the company. Ma.nville, France is available.
In ein derartiges Faservlies kann das katalytisch wirksame Material entweder von der Herstellung des Vlieses an oder durch nachträgliches Tauchen in eine Dispersion des Katalysatormaterlais eingebracht sein. Solche Verfahren und weitere verwendbare Fasermaterialien sind in der DE-OS 29 36 927 angegeben.The catalytically active material can be incorporated into such a fiber fleece either from the manufacture of the fleece or by subsequent immersion in a dispersion of the catalyst material should be introduced. Such procedures and other usable fiber materials are given in DE-OS 29 36 927.
Die Abbrenntemperatur von Ruß beträgt normalerweise etwa.The burn-off temperature of soot is usually around.
800 C. Wird der Ruß mit einem Faservlies ausgefiltert, so sinkt die Abbrenntemperatur auf etwa 560 - 580 OC da derartige Faservliese, insbesondere wenn sie Al205 enthalten, bereits katalytisch aktiv sind. Noch weiter läßt sich die Abbrenntemperatur heruntersetzen, wenn als katalytisch wirksames Material Eisenoxid, Fe2IIFeIIIO4, verwendet wird.800 C. If the soot is filtered out with a fiber fleece, the temperature drops Burning temperature to about 560 - 580 OC because such fiber webs, especially if they contain Al205, are already catalytically active. The burning temperature can be further increased if the catalytically active material is iron oxide, Fe2IIFeIIIO4, is used.
Dies gilt ganz allgemein, unabhängig davon, ob dieses Material zusammen mit einem reduzierenden Bereich verwendet wird oder nur für sich. Mit Eisenoxid als Katalysator, entweder auf einem Metallsieb oder in einem Faservlies, läßt sich die Abbrenntemperatur auf etwa 300 °C herabsetzen.This is generally true regardless of whether this material is composed is used with a reducing area or just by itself. With iron oxide as a catalyst, either on a metal screen or in a non-woven fabric, can reduce the burning temperature to about 300 ° C.
Für das Faservlies 17, das das reduzierend wirkende Katalysatormaterial enthält, gilt das entsprechende, was soeben für ein Faservlies zur Aufnahme oxidierend wirkender Katalysatormaterialien angegeben wurde. Als Stickoxide reduzierende Katalysatormaterial ist pulverförmiges Raney-Kobalt besonders geeignet. Dieses kann aber statt in ein Faservlies eingebettet auch auf einen metallischen Träger aufgebracht sein. Dieser ist dann so anzuordnen, daß sich eine besonders große wirksame Oberfläche für durchströmendes Abgas ergibt.For the fiber fleece 17, which is the catalyst material with a reducing effect contains, the same applies to what has just been said for a fiber fleece for absorption acting catalyst materials was specified. As nitrogen oxide reducing catalyst material Powdered Raney cobalt is particularly suitable. But this can take place in a Fiber fleece can also be embedded on a metallic carrier. This must then be arranged in such a way that there is a particularly large effective surface for flow through Exhaust gas results.
Die anmeldegemäße Anordnung arbeitet besonders wirkungsvoll, da die Oxidation von Schadstoffen dann vorgenommen wird, wenn das Abgas noch besonders viel Oxidationsmittel aufweist und die Reduktion erst vorgenommen wird, wenn ein Teil des Oxidationsmittels bereits im oxidierend wirkenden Bereich verbraucht ist. Werden gleich gute Katalysatoren verwendet wie bisher, so ergibt sich dadurch eine Verbesserung der Wirkung. Werden billige, nicht so wirksame Katalysatoren eingesetzt, so ergibt sich dennoch der gleiche Wirkungsgrad wie bisher. Die erhöhte Wirksamkeit der Anordnung ermöglicht es auch, ohne Einbuße des Wirkungsgrades im Vergleich zu bisher, die Anordnung kompakter aufzubauen, also insbesondere ein Katalysatorfilter und den reduzierenden Bereich in einem Katalysatorbauteil zusammenzufassen.The registration according to the arrangement works particularly effectively because the Oxidation of pollutants is made when the exhaust gas is still particularly has a lot of oxidizing agent and the reduction is only carried out if a part of the oxidizing agent has already been used up in the area with an oxidizing effect. Will If the same good catalysts are used as before, this results in an improvement the effect. If cheap, not so effective catalysts are used, so results the same efficiency as before. The increased effectiveness of the arrangement it also enables the Build arrangement more compact, so in particular a catalyst filter and the summarize reducing area in a catalytic converter component.
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