DD275891A1 - Brennkraftmaschine mit einem katalytisch beschichteten brennraum - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einem katalytisch beschichteten brennraum Download PDF

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DD275891A1 DD88320396A DD32039688A DD275891A1 DD 275891 A1 DD275891 A1 DD 275891A1 DD 88320396 A DD88320396 A DD 88320396A DD 32039688 A DD32039688 A DD 32039688A DD 275891 A1 DD275891 A1 DD 275891A1
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Klaus Herrmann
Hans-Dieter Schnabel
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Barkas Werke Veb
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Abstract

Brennkraftmaschinen mit einem katalytisch beschichteten Brennraum, insbesondere einer katalytisch beschichteten Vor- oder Wirbelkammer, wobei diese aus Stahl oder Keramik besteht bzw. fuer die katalytische Beschichtung ein keramisches Traegermaterial in die Vor- oder Wirbelkammer eingebracht ist. Es sind Loesungswege bekannt, welche z. B. eine oertlich begrenzte Wandzone in einem im Kolben angebrachten Brennraum mit einem Platin- bzw. Natrium-Katalysator aufweisen. Andere Loesungen sehen vor, den gesamten Brennraum mit katalytisch wirkendem Material auf der Basis von Cu-, Cr-, Pt-, Rd-, Ni-Verbindungen auszukleiden. Nachteilig bei diesen Loesungswegen ist, dass diese allesamt hochwertige und kostenaufwendige katalytische Materialien benoetigen. Erfindungsgemaess wird dies dadurch behoben, dass als katalytische Schicht ein Gemisch keramischer Verbindungen Verwendung findet, wobei den Hauptanteil die Komponenten SiO2, Al2O3 und MgO stellen, waehrend vorzugsweise B2O3 und Alkalien als Zusaetze dienen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit ainem katalytisch beschichteten Brennraum, insbesondere einer katalytisch beschichteten Vor- bzw. Wirbelkammer, wöbe! diese aus Stahl oder Keramik besteht bzw. für die katalytische Beschichtung ein keramisches Trägermaterial in dia Vor- bzw. Wirbelkammer eingebracht ist.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik Bekannt ist durch die DE-PS 1216611, daß in einem im Kolben angebrachten Brennraum eine örtlich begrenzte Wandzone mit
erhöhter Reaktionsgeschwindigkeit ausgebildet ist, wobei diese mit einem katalytischen Stoff, z. B. Natrium oder
Platinschwamm, behaftet oder ausgekleidet ist. Nachteilig an dieser Lösung ist, daß hochwertiges und teures katalytisches Material zum Einsatz kommt. Gemäß DE-OS 2033032 ist eine weitore technische Lösung bekannt, do η Bronnraum mit katalytisch wirkendem Material zu
versehen, mit dom die Gase während des Verbrenniingsablaufos unmittelbar in Berührung kommen.
Auch bei dieser Lösung worden hochwertige und kostenaufwendige Cu-, Cr-. Pt-Vorbindiingon als Katalysator zum Einsatz
gebracht.
Des weiteren lit eine technische Lösung aus der DE-OS 2804562 bekannt, in welcher die Brennraumwände wenigstens in den Bereichen, in denen das Kraftstoff/Luft-Gemisch relativ fett ist (λ S 1), mit einem katalytischen Material beschichtet sind. Dabei
ist für die katalytische Beschichtung ein keramische.^ Trägermaterial vorgesehen.
Als Katalysator dient wiederum teures, kostenaufwerdlgos Edelmetall, z. B. Platin oder Rhodium. Weiterhin ist gemäß DE-PS 2805133 eine luftvordichtende solbstzündende Brennkraftmaschine mit Vor- oder Wirbelkammer
bekannt, wobei zur Vor-oder Wirbelkammer eine den Glühstift umgobondoNobonkammer angebracht ist. Diese Nebenkammorist mit einem porösen Material hoher Saueretoffspoicherfähfgkeit ausgebildet, wobei nobon R und Rd, Cu, K'i und Cr auch eino
Zirkoniumverbindung onthaltonen keramlschon Werkstoff Vorwendung findet. Diose Nebonkammer Ist jedoch nicht unmittelbar an dor Innoron Verbrennung betoiligt. Ziel dor Erfindung
Ziel dor Erfindung Ist os, C- und CoEmlsslon zu sonkon und don Einsatz dieser kostenaufwondlgon katalytischon Stoffe zu vermoidon.
-2- 275 891 Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabt) dor Erfindung ist es, mittels keramischen, Katalysatoren-Einsatzes irrt Brennraum die Reduzierung des Co- und Schwarzrauch- (Ruß-) Anteils Im Abgas bereits hol der inneren Verbrennung zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die brenn raumzugewandte Fläche einer Vor- bzw. Wirbelkammer mit einer katalytischem Schicht aus einem Gemisch keramischer Verbindungen versehen ist, wobei den Hauptanteil dieses Gemisches die Komponenten SiOj, AI2O3 und MgO stellen. Darüber hinaus ist dieses Gemisch vorzugsweise mit Zusätzen von B2O3 und Alkalien versehen. Dieses auf die Fläche einer Vor- bzw. Wirbelkammer aufgetragene Gemisch ist bsi Temperaturen von 800"C-17CO'C, vorzugsweise bei 1400°C einzubrennen bzw. aufzusintern, dabei soll das keramische Trägermaterial bzw. die Voll-Keramik-Vorkammcr aus Si3N4 bestehen. Fürdie katalytische Schicht ist vorzugsweise eine Gemischzusammensetzung von 50-80Gew.-%SiOj
6-40 Gew.-% AI2O,
2-35Gew.-% MgO
1-20 Gew.-% BiOj Host Alkalien vorgesehen.
AuifQhrungsbsitplul
An Hand von Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden
Es zeigen:
Fig. 1: Einen Schnitt durch eine Vorkammer Fig. 2: Graphische Darstellung von Kunnfeldern
Aus Fig. 1 ist eine im Längsschnitt dargestellte Vorkammer 1, bestehend aus keramischen Material, dargestellt. Weiterhin ist daraus erkennbar die aufgetragene katalytische Schicht 2 aus einem Gemisch keramischer Verbindungen. Auch der Schußkanal 3 ist mit einer derartigen Schicht 2 überzogen. Die beste katalytisch© Wirkung ist erreichbar, wenn die Oberfläche der Schicht 2 stark porös ist. Hierzu ist vorzugsweise eine Gemischzusammensetzung vorzusehen von:
6OGew.-%SiO2
24Gew.-%AI2O, 7 Gew.-% MgO 3,5Gew.-%B2Oj
Rest Alkalien.
Außerdem entsteht durch den Wärmeübergang von der keramischen Schicht 2 zum Träger 1 eine zusätzliche Wärmeisolation. Fig. 2 zeigt die Ergebnisse von Versuchen bei einer konstanten Drehzahl bei Variation der Last. Dargestellt wird dar Einfluß der aufgebrachten Schicht auf einen keramischen Werkstoff gegenüber der unboschichteten Variante sowie eines konventionellen Wirbelkammer-Einsatzes Auf Abgastrübung, Kohlenmonoxidkonzentration und Abgastemperatur bei konstantem statischen Förderbeginn.
Bei 80% Last wird bei dieser Drehzahl die Schicht wirksam. Der Schwarzrauch wird wirksam reduziert bei entsprechender Verringerung der Kohlenmonoxidkonzentration. Die Abgastemperaturen der keramischen Werkstoffe steigen infolge der thermischen Eigenschaften gegenüber einem konventionellen Wirbelkammer-Einsatz an.

Claims (4)

1. Brennkraftmaschine mit einem katalytisch beschichteten Brennraum, insbesondere einer katalytisch beschichteten Vor- oder Wirbelkammer, wobei diese aus Stahl oder Keramik besteht bzw. für die katalytisch« Beschichtung ein keramisches Trägermaterial in die Vor- oder Wirbelkammer eingebracht ist, gekennzeichnet dadurch, daß die brennraurnzugewandte Seite der Vor- oder Wirbelkammer (1) mit einer katalytischen Schicht (2) aus einem Gemisch keramischer Verbindungen versehen ist, wobei den Hauptanteil dieses Gemisches die Komponenten SiO2, AI2O3 und MgO stellen, während vorzugsweise B2O3 und Alkalien als Zusätze dienen.
2. Brennkraftmaschine mit einem katalytisch beschichteten Brennraum nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die katalytische Schicht (2) vorzugsweise aus einer Gemischzusammensetzung von
50-80 Gew.-% SiO2
5-40 Gew.-% AI2O3
2-35 Gew.-% MgO
1-20 Gew.-% B2O3
Rest Alkalien besteht.
3. Brennkraftmaschine mit einem katalytisch beschichteten Brennraum nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die auf die brennraumzugewandte Fläche einer Vor- oder Wirbelkammer (1) aufgetragene katalytische Schicht (2) bei Temperaturen von 800°C bis 17000C, vorzugsweise jedoch bei 14000C, eingebrannt bzw. aufgesintert ist.
4. Brennkraftmaschine mit einem katalytisch beschichteten Brennraum nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Vor- oder Wirbelkammer (1) aus Keramik, vorzugsweise aus Si3N4 besteht.
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