DE4222162C2 - Verfahren zum raschen Erzielen der Zündtemperatur der Schadstoffe in den Abgasen einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung hierzu - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum raschen Erzielen der Zünd­ temperatur der Schadstoffe in den Abgasen einer Brennkraftmaschine unter Verwendung eines Reaktors zur Abgasreinigung, dessen Durchlaßquerschnitt verändert werden kann gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung hierzu gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Gegenwärtig werden auf dem Gebiet der Abgasreinigung von Brennkraft­ maschinen Katalysatoren und speziell für Dieselmotoren Additive und katalytisch wirksame Filterteile eingesetzt. Bei der Abgasreinigung von Benzinmotoren haben sich Katalysatoren durchgesetzt, die einen befrie­ digenden Reinigungsgrad für gasförmige Schadstoffe erzielen, wobei mit dem geregelten Katalysator die derzeit besten Ergebnisse erzielt werden. Für alle diese Systeme ist ein fest vorgegebenes Volumen des katalytischen Systems bei verschiedenen Drehzahlen und damit Abgasvolumen verfügbar, wodurch unter anderem in den "Kaltabgasphasen" bei geringem Abgasvolumen diese Gase einen großen Teil der vorhandenen Energie verlieren und die Temperatur zur Reduktion der Schadstoffe nicht vorhanden ist.

Schwieriger ist das Problem der Regenerierung von Rußfiltern an Diesel­ motoren. Die geringen Abgastemperaturen in den unteren Last- und Drehzahlbereichen bewirken, daß der Ruß in einem Filter nicht über alle Betriebsbereiche des Motors verbrennt. Selbst eine katalytische Wirkung in den Filterelementen reicht nicht aus, die Rußteilchen in allen Drehzahl- und Lastbereichen zu eliminieren. Dies ist u. a. darauf zurückzuführen, daß diese Systeme den Ruß im großen Filter deponieren, da stets ein relativ freier Gasdurchtritt erfolgen soll. Das Systemvolumen solcher Filter wird für diesen Fall enorm vergrößert, wodurch sich die Rußpartikel an den Filterwänden ablagern und sich durch einen permanent steigenden Abgasgegendruck ein Leistungsverlust und Kraftstoffmehrverbrauch einstellt. Diese Systeme müssen nach Erreichen der Speicherkapazität einer externen oder system­ internen thermischen Behandlung durch Abbrennvorrichtungen unterzogen werden, die allerdings das gesamte Filtervolumen aufheizen müssen und somit zu einem hohen Energieverbrauch führen.

Die Beschleunigung der Regeneration solcher Filter durch Mittel, wie z. B. Additive, haben den Nachteil, daß die Rußpartikel verkleinert werden, dadurch lungengängiger sind und sich hierdurch deren Toxizität erhöht.

Der Oxidationskatalysator, dessen Aufgabe es hauptsächlich ist, die gasförmigen Schadstoffe zu reduzieren, stellt bezüglich der Reduktion von Rußpartikel keine konsequente Lösung dar. Der Zielkonflikt, Rußfilter in ihrem Volumen derzeit so auslegen zu müssen, daß durch die Expansion der Abgase im Reaktor die Abgasenergie in den hohen Drehzahl- und Lastbereichen der Maschine nicht ausreicht, die Rußpartikel zu verbrennen, ist dafür verantwortlich, daß ein unnötig großes Filter- und Systemvolumen vermittels der Energie der Abgase mitbeheizt werden muß, wodurch diese ihre Fähigkeit, die Rußpartikel zu entzünden, verlieren.

Das Speichern von Ruß über lange Betriebszeiten führt zu noch größeren Systemvolumina (Auslaßventil bis einschließlich Filter), wodurch die Abgase zusätzlich Energie verlieren. Alle angewendeten Filtersysteme stellen über den ganzen Betriebsbereich des Motors ein fest vorgegebenes Volumen zur Verfügung, das einerseits hinsichtlich des relativ freien Gasdurchlasses bei Vollast (große Abgasmassen und hohe Temperatur) und andererseits hin­ sichtlich der zu erwartenden Deponie von Ruß ausgelegt ist. Hierdurch kann die inhärente Energie der Abgase, speziell in den unteren Last- und Dreh­ zahlbereichen nicht dafür genutzt werden, die Rußpartikel zu verbrennen. Auch ist das Zusetzen des Filters mit Ruß und des dadurch permanent ansteigenden Abgasgegendruckes im Motor für ein eventuelles, schlagartiges unkontrolliertes Abbrennen der Rußmassen in dem Filter verantwortlich, wodurch im Extremfall Motor und Filtersystem zerstört werden können.

Durch die japanische Patentanmeldung JP 55-10018 A2 ist eine Verbren­ nungskraftmaschine bekanntgeworden, bei der der Einlaßquerschnitt des Reaktorkörpers in Abhängigkeit des Unterdrucks innerhalb des Ansaugrohres mittels einer mechanischen Feder in zwei Stellungen verändert werden kann. Dadurch sollen zwei Anpassungen bezüglich der anfallenden Abgasmengen für höchste und niedrigste Drehzahlen möglich sein. Mit dieser Vorrichtung läßt sich das notwendige Abgasvolumen, abhängig von der Temperatur des Abgases und des Reaktors, nicht regeln.

Durch die japanische Patentanmeldung JP 57-183511 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzielen der Zündtemperatur der Schadstoffe in den Abgasen einer Brennkraftmaschine mit einem katalytisch wirksamen Reaktor zur Abgasreinigung bekanntgeworden, wobei vermittels des negativen Luftdruckes aus dem Luftansaugtrakt in Abhängigkeit der im Reaktor gemessenen Temperatur der Querschnitt der Gaseintrittsfläche in den Abgas­ reaktor geregelt wird; dazu decken zwei Abdeckflügel die Gaseintrittsfläche des Reaktors in der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine ab. Mit diesem Verfahren und der Vorrichtung ist ein Erhalten der Schadstoffzündtem­ peraturen in allen Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine nicht mög­ lich. Durch die Trägheit der Meß- und Regelsysteme ergibt sich bei jedem posi­ tiven Lastwechsel eine negative Rückwirkung auf die Brennkraftmaschine dadurch, daß ein extremer Druckanstieg im Reaktor auftritt und dieser nicht kontrolliert abgeführt werden kann. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß auf den Abgasgegendruck kein Einfluß genommen werden kann.

Durch die DE 36 29 945 A1 ist es bekanntgeworden, zwei Katalysatoren unterschiedlichen Durchmessers konzentrisch ineinander zu bauen und den hinter dem Katalysator liegenden Bereich der Abgasführung in zwei Wege aufzuteilen, von denen der eine an den inneren zylindrischen Katalysator­ körper und der andere an den diesen umgebenden, ringförmigen Katalysator­ körper angeschlossen ist. Durch Öffnen oder Schließen der nachgeschalteten Abgaswege kann der durchströmte Querschnitt verändert werden, so daß der Katalysator auch im Anfahrzustand oder bei Teillast die notwendigen Tem­ peraturen schnell erreichen oder beibehalten soll. Nachteilig ist der hohe Herstellungsaufwand für den zweiteiligen Körper des Katalysators und die Anordnung einer zweiten Abgasleitung, die zwangsläufig im Ringraum der größeren Abgasleitung verlaufen muß, weshalb der Katalysator ungleich­ förmig durchströmt wird.

Durch die DE 37 38 538 A1 ist eine Katalysatoreinrichtung zur Abgasreini­ gung bekanntgeworden, bei der der Eintrittsquerschnitt des Katalysators in Abhängigkeit vom Betriebszustand durch ein dem Katalysatorkörper vorge­ schaltetes, axial verschiebbares Rohr verändert werden kann. Der lichte Quer­ schnitt des Rohrstücks ist der Abgasleitung angepaßt; beim Vorschieben des Rohrstücks auf den Katalysator hin werden die Randgebiete des Katalysators ausgeblendet und die Abgase nur auf den durch die lichte Weite des Rohr­ stücks freien Durchlaßquerschnitt des Reaktors aufgegeben. Das Rohrstück kann nur zwei Stellungen einnehmen, nämlich entweder vollständig zurück­ gezogen oder vorgeschoben sein. In den Zwischenstellungen expandieren die Abgase in das Reaktorvorgehäuse, wodurch sie sich abkühlen, und es entstehen aufgrund des teilweise vorgeschobenen Rohrstücks Turbulenzen, was mit einem weiteren Energieverlust verbunden ist. Eine Verbesserung der Reaktoreigenschaften in der Kaltstartphase ist damit bei einem Filtersystem, wie es für Diesel-Motoren Anwendung findet, nicht möglich, da die Abgase nach dem Verlassen des Rohrstücks direkt vor dem Reaktor expandieren würden, was eine sofortige Absenkung der Abgastemperatur zur Folge hätte.

Durch die DE 34 02 692 A1 ist ein Verfahren zur Regenerierung eines katalytischen Partikelfilters für Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung und einem oder mehreren Zylindern bekanntgeworden, wobei während des Betriebes der Brennkraftmaschine die Verbrennungsluft für einen oder mehrerer der Zylinder zum Pulsieren gebracht wird, um mit dem Abgas dieses oder dieser Zylinder für den Katalysator exotherm eine Temperatur zu erzeugen, bei der die im Filter aufgegangenen Verbrennungspartikel innerhalb des Filters entzündet werden. Dadurch soll eine besondere Aufheizung des die Verbrennungsquelle verlassenden Abgasstromes überflüssig sein. Durch die Freisetzung von Wärme während der Oxydation wird das Filter über den Entzündungspunkt der im Filter zurückgehaltenen Partikel hinaus erhitzt, wodurch diese Partikel entzündet und verbrannt werden. Dazu werden u. a. der Druck und die Temperatur am Reaktor gemessen und als Steuerungsgrößen einer Steuerungseinheit zugeführt, die in Abhängigkeit dieser und weiterer Parameter Klappenventile im Eingang der Luftzuführung zu den Zylindern der Brennkraftmaschine mehr oder weniger öffnet bzw. schließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der genannten Gattung die Differenz der Temperaturen von Abgas und Zündtemperatur der Schadstoffe einer Brennkraftmaschine für alle Betriebszustände so zu senken, daß der Energiemehraufwand zur Schadstoffreduktion sinkt und die inhärente Energie der Abgase für die Phase der Schadstoffreduktion weitestgehend erhalten bleiben soll.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Anspruches 1. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 5 gekennzeichnet. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den essentiellen Vorteil auf, daß die Temperaturdifferenz der anfallenden Abgastemperatur zur Reaktionstempe­ ratur der darin enthaltenen Schadstoffe eines Motors erheblich gesenkt wird, wodurch erreicht wird, daß die innere Energie der Abgase für die Phase der Schadstoffreduktion beibehalten wird. Dies wird durch ein der jeweils anfallenden Abgasmasse bei der jeweiligen Temperatur angepaßtes Reaktor­ volumen erzielt, wodurch die thermische Expansion der Abgase innerhalb des Reaktors oder Filters soweit vermieden wird, daß die "heißen" Abgase nicht mehr gravierend abkühlen. Ohne zusätzlichen Energieaufwand kann hierbei über fast alle Betriebszustände des Motors die Zündtemperatur der Schad­ stoffe in Reaktoren zur Abgasreinigung erreicht werden.

Bei Diesel-Motoren läßt sich der Energieaufwand zur Abgasreinigung und speziell zur Rußzündung durch das Verfahren wesentlich verringern. Bei Otto- Motoren steigt der Wirkungsgrad der Abgasreinigung erheblich in den Berei­ chen an, in denen derzeit der Konvertierungsgrad der Schadstoffe ungenügend ist.

Da über den gesamten Drehzahlbereich eines Motors keine konstanten Abgas­ massen an den Reaktor anfallen, ist es erfindungsgemäß nicht notwendig, die Energie der Abgase in allen Betriebsbereichen der Maschine zusätzlich dafür zu nutzen, das gesamte Reaktorvolumen zu beheizen, was in vorteilhafter Weise unter Erfassung der Temperatur der Abgase im Bereich des Reaktors durch ein individuell geregeltes Flächenregelsystem erzielt wird, das auf der Gaseinlaßseite des Reaktors innerhalb der Abgaszuleitung angebracht ist.

Dieses Flächenregelsystem paßt den momentanen Querschnitt der Gas­ eintrittsfläche des Reaktors den anfallenden Abgasmassen in Abhängigkeit der Temperatur an. Dadurch wird nur dasjenige Volumen des Reaktionskörpers von den Abgasen durchströmt und damit erhitzt, welches notwendig ist, um die Reaktion bei gegebener, notwendiger Temperatur durch die vorhandene Abgasenergie weitestgehend zu erzielen bzw. zu erhalten, ohne daß eine unnötige thermische Expansion der Abgase und damit Abkühlung derselben eintritt.

Somit wird durch das Flächenregelsystem erreicht, daß über den gesamten Betriebsbereich des Motors dem Abgas nur das Reaktorvolumen zur Verfügung gestellt wird, das dem jeweils tatsächlich anfallenden Abgasvolumen bei gegebener Abgastemperatur einen freien Durchlaß ermöglichen muß. Die Regelung der freien Gaseintrittsfläche vor dem Reaktor bewirkt, daß die Abgase nicht über das Gesamtvolumen des jeweiligen Filters oder Reaktors expandieren und somit Energie verlieren können. Bei "kalten" Abgasen wird dieses ein geringeres Reaktorvolumen durchströmen, als es bei "heißen" Abgasen der Fall ist.

Eine externe Beheizung des Reaktors kann zusätzlich in der Kaltstartphase erfolgen und hierbei für die Sicherstellung eines runden Motorlaufes und des raschen Erreichens der Schadstoffzündtemperatur sorgen. Diese Heizung kann individuell geregelt dann im Reaktor eingeschaltet werden, wenn die Zündtemperatur der Schadstoffe nicht erreicht wird. Zusätzlich kann diese Heizung nur denjenigen Reaktor- oder Filterbereich aufheizen, der tatsächlich durch das Flächenregelsystem freigegeben ist. Dadurch kann die inhärente Abgasenergie energetisch unterstützt werden, wodurch diese den Reaktor rasch aufheizt und die aufzuwendende Heizenergie, z. B. mit elektrischer Zusatzheizung, drastisch sinkt.

Zusätzlich kann in bekannter Weise ein Bypass vorgesehen sein, welcher vor dem Filter bei unerwünschtem Abgasgegendruck dafür sorgt, daß dieser abgeleitet wird. Die abgeleiteten Abgase werden dem Luftansaugtrakt oder Abgassystem zugeführt. Diese Abgasrückführung in den Luftansaugtrakt bewirkt eine Senkung der NOx-Werte, wodurch die kohlenstoffhaltigen Schadstoffe in den Abgasen steigen, aber durch die ausreichenden Schadstoffzündvorkehrungen und Verweilzeiten der Schadstoffe diese zwangs­ läufig im Reaktor verbrennen und exotherm im Reaktor genutzt werden.

Die Reduktion der Schadstoffe in den Betriebszuständen, in denen die Temperatur nicht ausreicht die Schadstoffe zu entzünden, kann durch eine systeminterne Heizung, die in Abhängigkeit der Temperatur und/oder des Druckes zu regeln ist, aufrechterhalten werden. Der besondere Vorteil gegenüber herkömmlichen Beheizungsverfahren ist darin zu sehen, daß bei dem vorliegenden Verfahren nur der aktive Teilbereich (das tatsächlich notwendige Volumen) des katalytischen Systems beheizt und somit der zur Abgasbeheizung des Systems notwendige Energieaufwand dadurch sinkt, daß nicht das gesamte Volumen, sondern lediglich das aktive Volumen beheizt werden muß, wobei die Energie der Heizung auf die jeweils gesamte aktive Abgasmasse übertragen werden kann.

Der Energiemehrverbrauch, der durch den Betrieb der internen Fremdbe­ heizung entsteht, ist gegenüber herkömmlichen Heizungen, die das Volumen des gesamten Reaktors erhitzen, erheblich reduziert. Der Energieverlust der durch unnötigen Druckaufbau (z. B. bei Lastwechsel) der Abgase im Reaktor entsteht, kann durch den Bypass vor dem Reaktionskörper abgeleitet und in den Luftansaug- oder Abgastrakt geleitet werden, so daß im Reaktor ein unerwünschter Abgasgegendruck nicht mehr entstehen kann.

Diese individuell geregelte Abgasrückführung in den Luftansaugtrakt ist hinsichtlich des Abgasgegendruckes so geregelt, daß die zur Schadstoff­ reduktion notwendige Zündtemperatur, hervorgerufen durch den Abgasgegen­ druck, immer dann genutzt wird, wenn dies den niedrigsten Energiemehr­ aufwand darstellt.

Die Kombination, die Abgase in den Kaltrauchphasen durch die zusätzliche Heizung und den Abgasgegendruck auf die Schadstofftemperatur der Abgase zu erhitzen, ist durch die aktuellen, kleinen Volumen des Reaktors in den jeweiligen Betriebsbereichen ohne erhebliche Energieverluste möglich. Unter dem Begriff katalytischer Reaktor werden sowohl Röhrenreaktoren, als auch Filter-Reaktoren verstanden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Röhren-Reaktors, der mit einem temperaturabhängig geregelten Flächenregelsystem ausge­ rüstet ist,

Fig. 2 eine Draufsicht gaseinlaßseitig auf den Reaktor der Fig. 1 längs der Linie A-A,

Fig. 3 schematisch einen Filter-Reaktor mit zusätzlicher externer Heizung, der ebenfalls mit einem geregelten Flächenregelsystem ausgerüstet ist und

Fig. 4 eine Draufsicht gaseinlaßseitig auf den Reaktor der Fig. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Reaktoren 4 und 13 können sowohl für einen Fremdzündmotor als auch Selbstzündmotor eingesetzt werden.

In Fig. 1 ist ein Röhrenreaktor 4 innerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen, wobei der Reaktor 4 entsprechend dem Verbrennungsprinzip der Maschine ausgelegt ist. An das Gehäuse 3 ist eine Abgaszuleitung 1 angeschlossen, in die eine Mehrzahl von Abgaskrümmer 2 münden kann. Im Bereich vor dem Reaktor ist in der Abgaszuleitung 1 ein Bypass 7 mit einem Überdruckventil 8 angeordnet, das die Abgase bei unerwünscht hohem Abgasgegendruck in den Luftansaugtrakt leitet.

Des weiteren ist im Bereich des Reaktors 4 oder auf demselben ein Temperaturfühler 9 angeordnet, der die momentane Temperatur der Abgase in unmittelbarer Nachbarschaft des Reaktors 4 oder desselben selbst abzu-nehmen imstande ist. Zusätzlich kann in Nachbarschaft des entsprechenden Auslaßventils oder am Beginn des Krümmers 2 ein weiterer Temperaturfühler 9′ angeordnet sein, der die Temperatur der Abgase unmittelbar nach Verlassen des Zylinders abzunehmen imstande ist.

Ein Flächenregelsystem, welches vor dem Eingang des Reaktors 4 gaseingangsseitig angeordnet ist, regelt in Abhängigkeit der Temperatur des Temperaturfühlers 9 bzw. in Abhängigkeit der Temperaturdifferenz der beiden Temperaturfühler 9 und 9′ den wirksamen Querschnitt der Gaseintrittsfläche des Reaktors 4 und somit in Abhängigkeit der jeweils vorherrschenden Abgastemperatur bzw. der Temperaturdifferenz zwischen der Abgastemperatur direkt nach dem Zylinder und der Temperatur des Reaktors 4, so daß den unterschiedlich anfallenden Abgasmassen und Volumina der Brennkraftmaschine über alle Betriebsbereiche nur ein diesen Massen und Volumina entsprechend angepaßtes Reaktorvolumen zur Verfügung steht. Die Montage des Reaktors 4 erfolgt vorzugsweise in der Nähe des Abgaskrümmers 2. Das gesamte Abgasreinigungssystem vom Krümmer 2 bis zum Ausgang des Reaktors 4 kann isoliert sein, um so unnötige Wärmeableitungen zu verhindern.

Das Flächenregelsystem besteht vorzugsweise aus einer Scheibe 5, die vor der Durchlaßfläche des Reaktors 4 schwenkbar angeordnet ist und einer Schubstange 6, die motorisch oder thermostatisch (Bimetall) oder pneumatisch oder elektrisch innerhalb eines Regel- oder Steuerkreises verstellbar ist, so daß beim Verschwenken der Scheibe in Richtung des Doppelpfeils 10 der Durchlaßquerschnitt des Reaktors 4 vergrößert oder verkleinert wird. Als eine der Regelgrößen des Regelkreises geht dabei die Temperatur des Temperaturfühlers 9 oder die Differenz zwischen den beiden Temperaturfühlern 9, 9′ ein.

Fig. 2 zeigt schematisch den Reaktor 4 von der direkten Draufsicht auf die Gaseintrittsfläche, wobei die Durchlaßfläche der wabenförmig nicht untereinander verbundenen Röhren eines Partikelfilters 4 (Reaktor) durch das Abdecken der Gaseintrittsfläche, hervorgerufen vom Flächenregelsystem 5, das durch einen temperaturabhängig gesteuerten Regelantrieb 6 entsprechend der vorhandenen Temperatur im Reaktor 4 angetrieben wird, die Position des Flächenregelsystems 5 so verändert wird, daß die Abgase nur das Volumen des Reaktors 4 durchströmen können, welches dem tatsächlich anfallenden Abgasvolumen entspricht.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein weiteres Reaktorsystem mit einem Reaktor, der ein Filter-Reaktor 13 ist, nach einer Abgaszuleitung 11 innerhalb eines Gehäuses 12. Der Filter-Reaktor 13 besitzt eine zusätzliche externe Heizung 14, die vorzugsweise mittels elektrischer Energie beheizt wird. Die Heizung 14, die insbesondere in der Kaltstartphase zugeschaltet wird, kann das gesamte Reaktorvolumen beheizen und bedingt dadurch, daß diese nur dann hinzugeschaltet wird, wenn die Temperatur im Reaktor 13 gering ist und hierdurch also ein geringes Reaktorvolumen aufgrund des Flächenregelsystem 5 freigegeben ist, weshalb der Reaktor effizient und ohne erheblichen Energieverlust arbeitet.

Es ist aber auch möglich, den Reaktor partiell aufzuheizen entsprechend der jeweils freigegebenen Gaseintrittsfläche des Reaktors, wodurch der Energie­ verbrauch des externen Heizsystems gesenkt werden kann. Kraftstoffzusätze (Additive) sind imstande, die Rußzündtemperatur so enorm zu senken, daß die Effizienz des Verfahrens durch solche Rußzündbeschleuniger gesteigert wird.

Bezugszeichenliste

1, 11 Abgaszuleitungen
2 Abgaskrümmer am Zylinder
3, 12 Gehäuse
4 Reaktor
5 Abdeckscheibe des Flächenregelsystem
6 Schubstange
7 By-Pass-System
8 Überdruckventil
9, 9′ Temperaturfühler
10 Doppelpfeil
13 Filter
14 Zusatzheizung

Claims (14)

1. Verfahren zum raschen Erzielen der Zündtemperatur der Schadstoffe in den Abgasen einer Brennkraftmaschine, unter Verwendung eines Reaktors (4, 13) zur Abgasreinigung, dessen Durchlaßquerschnitt verändert werden kann und die Temperatur der Abgase im Bereich des Reaktors (4, 13) fortlaufend gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdurchströmte Volumen des Reaktors (4, 13) in Abhängigkeit der Temperatur und des Druckes der Abgase quantitativ durch Regelung des Querschnittes (5, 6) der Gaseintrittsfläche des Reaktors (4, 13) proportional zu den jeweils tatsächlich anfallenden Abgasvolumina der Brennkraftmaschine geregelt, nämlich vergrößert oder verkleinert wird, dergestalt, daß in allen Betriebsbereichen unter Erhaltung der inhärenten Energie der Abgase eine thermische Expansion der Abgase innerhalb des Reaktors (4, 13) so weit wie möglich unterbleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flächenregelsystem (5) das Abgas auf das Volumen des Reaktors (4, 13) in allen Betriebsbereichen derart verteilt, daß die Abgase nur den Teil des Reaktors (4, 13) durchströmen, der notwendig ist, um den Abgasen einen relativ freien Gasdurchtritt zu gewährleisten, so daß einerseits bei "kalten" Abgasen und dem hierdurch geringeren Abgasvolumen ein dementsprechend geringeres Reaktorvolumen zur Verfügung steht und andererseits bei hohen Abgastemperaturen die Abgase den gesamten Reaktor (4, 13) durchströmen, wobei die Betriebszustände dazwischen entsprechend geregelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit einem zusätzlich durch Fremd­ energie beheizbaren Reaktor, dadurch gekennzeichnet, daß partiell nur der Teil des Reaktors (13) zusätzlich beheizt wird, der für den Durchlaß der Abgase momentan freigegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Temperaturregelung des gasdurchströmten Volumens des Reaktors (4, 13) dieses in Abhängigkeit des Gegendruckes des Abgases mittels einer vor dem Reaktor angeordneten Abgasableitung, die in den Luftansaug­ trakt oder in das Abgassystem geführt ist, dergestalt geregelt wird, daß die zur Schadstoffreduktion notwendige Zündtemperatur, hervorgerufen durch den Abgasgegendruck, dann genutzt wird, wenn dies den niedrigsten Energie­ mehraufwand darstellt.

5. Vorrichtung zum raschen Erzielen der Zündtemperatur der Schadstoffe in den Abgasen von Brennkraftmaschinen, unter Verwendung eines Reaktors (4, 13) zur Abgasreinigung, dessen Durchlaßquerschnitt veränderbar ist, mit einem im Bereich des Reaktors (4, 13) angeordneten Temperaturfühler (9, 9′) zur Aufnahme der Temperatur der Abgase bzw. des Reaktors (4, 13), gekennzeichnet durch ein Flächenregelsystem (5, 6) über den Gesamtquer­ schnitt an der Gaseintrittsseite des Reaktors (4, 13), welches den Gesamt­ querschnitt des Reaktors (4, 13) in Abhängigkeit der Temperatur und des Druckes der Abgase bzw. des Reaktors (4, 13) entsprechend den anfallenden Abgasmengen in allen Betriebsbereichen unter Erhaltung der inhärenten Energie der Abgase zu regeln imstande ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenregelsystem (5, 6) mechanisch, thermostatisch, pneumatisch oder elektronisch arbeitet und aus einem vor dem Reaktor (4, 13) auf der Gas­ eintrittsseite angeordneten Abdeckeinrichtung (5) besteht, die die Gaseintritts­ fläche des Reaktors (4, 13) mehr oder weniger abzudecken imstande ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Bereich des Reaktors (4, 13), als auch im Bereich nach dem Auslaßventil des Motors je ein Temperaturfühler (9, 9′) angeordnet ist zum fortlaufenden Messen der entsprechenden Temperaturen und aus der Differenz die Stellgröße für die Regelung des Querschnittes der momentanen Gaseintrittsfläche (4a) des Reaktors (4, 13) ableitbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (4, 13) ein Heizungssystem aufweist, durch welches derselbe durch Zuführen externer Energie, z. B. elektrische Energie, heizbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß partiell nur der Teil des Reaktors (4, 13) zusätzlich beheizbar ist, der mittels des Flächenregelsystems (5, 6) für den Durchlaß der Abgase momentan freigegeben ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe ein By-Pass-System (7, 8) zur Ableitung der Abgase bei einem unerwünschten Abgasdruck vor dem Reaktor (4, 13) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (4, 13) innerhalb des Abgassystems an der Stelle installiert ist, an der die Abgase von allen Zylindern der Brennkraftmaschine zusam­ mengeführt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (4, 13) innerhalb des Abgassystems vor der Zusammen­ führung der Abgase von allen Zylindern der Brennkraftmaschine installiert ist, die untereinander koppelbar sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenregelsystem (5, 6) eine Scheibe (5) umfaßt, die schwenkbar vor dem Reaktor (4, 13) auf der Gaseintrittsseite angeordnet ist.

14. Verfahren zum raschen Erzielen der Zündtemperatur der Schadstoffe in den Abgasen einer Brennkraftmaschine, unter Verwendung eines Reaktors (4, 13) zur Abgasreinigung, dessen Durchlaßquerschnitt verändert werden kann und die Temperatur der Abgase im Bereich des Reaktors (4, 13) fortlaufend gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdurchströmte Volumen des Reaktors (4, 13) in Abhängigkeit der Temperatur der Abgase quantitativ durch Regelung des Querschnittes (5, 6) der Gaseintrittsfläche des Reaktors (4, 13) proportional zu den jeweils tatsächlich anfallenden Abgasvolumina der Brennkraftmaschine geregelt, nämlich vergrößert oder verkleinert wird und sowohl die Temperatur der Abgase im Bereich des Reaktors (4, 13), als auch die Temperatur der Abgase im Bereich nach dem Auslaßventil des Motors fortlaufend gemessen werden und aus der Differenz die Stellgröße für die Regelung des Querschnittes (5, 6) der momentanen Gaseintrittsfläche des Reaktors (4, 13) gewonnen wird dergestalt, daß in allen Betriebsbereichen unter Erhaltung der inhärenten Energie der Abgase eine thermische Expansion der Abgase innerhalb des Reaktors (4, 13) so weit wie möglich unterbleibt.