DE1077000B

DE1077000B - Einrichtung zur Nachverbrennung der Abgase von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1077000B
Application number: DEK37319A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Beisswenger
Original assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Current assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Priority date: 1959-03-25
Filing date: 1959-03-25
Publication date: 1960-03-03

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Nachverbrennung der aus Abgasrohren von Brennkraftmaschinen auftretenden Gase, bei welcher diese über ein Düsensystem unter Zuführung vorgewärmter Frischluft in eine mit Zündkerzen bestückte Verbrennungskammer gelangen und der Frischluftstrom über einen hinter der Brennkammer liegenden Anschlußstutzen zugeführt wird.

Es wurde schon vorgeschlagen, für das Düsensystem eine Treibdüse und eine Fangdüse vorzusehen und dem Abgasstrom vor Erreichen einer Mischkammer eine Umlenkung aufzuzwingen. Die mit Nachverbrennungseinrichtungen dieser Art erreichten Erfolge waren bereits beachtlich, doch war z. B. bei Leerlauf und bei gewissen Gasdurchgangsgeschwindigkeiten der Grad der Vernichtung der Giftstoffe und der als Giftstofrträger wirkenden Partikel von Ruß od. dgl. noch nicht in einem solchen Maße zu erreichen, daß von einer nahezu vollkommenen Nachverbrennung gesprochen werden könnte.

Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gemacht, durch besondere Ausgestaltung einer Nachverbrennungseinrichtung eine so wesentliche Verbesserung herbeizuführen, daß der von medizinischer Seite und behördlich angestrebte Wirkungsgrad erreicht wird.

Es wurde herausgefunden, daß sich der angestrebte maximale Wirkungsgrad dann ergibt, wenn gemäß der Erfindung dem Düsensystem eine Gruppe konzentrischer, mit Wandöffnungen versehener Rohre vorgeschaltet ist, wenn die ,am Eintritt in bekannter Weise abgerundete Fangdüse hinter ihrer Blende einen zylindrischen Teil aufweist, dessen Durchmesser etwa das 1,Sfache des Durchmessers der Düsenblende beträgt und an den sich eine an sich bekannte kegelförmige Erweiterung anschließt, wenn ferner der Gaskanal vor der Verbrennungskammer ringförmig aufgeteilt ist, wenn ein Nachglühraum hinter der Verbrennungskammer vorgesehen ist und wenn schließlich der Verbrennungskammer ein labyrinthartig gestaltetes Katalysatorsystem nachgeschaltet ist.

Nach der Erfindung sind Treibdüse und Fangdüse in einem Mantelrohr angeordnet, das .im Bereich der Treibdüse eine oder mehrere Einlaßöffnungen zur Frischluftzuführung aufweist.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Verbrennungskammer einen von Drahtringen aus leicht glühbarem Werkstoff umgebenen, im Längsschnitt parabelförmig erweiterten Einsatz auf, der in ein die Zündelektroden der Zündkerze aufnehmendes Rohrstück übergeht, dessen offenes Ende in einen mit Durchlaßöffhungen und einem mittigen Auslaufstutzen versehenen schalenförmigen Brennkopf hineinragt.

Einrichtung zur Nachverbrennung
der Abgase von Brennkraftmaschinen

Anmelder:
Knecht G.m.b.H.,
Stuttgart-Bad Cannstatt, Haldenstr. 48

Wilhelm Beisswehger, Fellbach. (Württ),
ist als Erfinder genannt worden

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umschließt die Ummantelung der Nachverbrennungseinrichtung auch den der Verbrennungskammer nachgeschalteten labyrinthartigen Katalysatoreinsatz, an dessen Eintrittsseite ein den Gasstrom aufteilender kegelartiger Einsatz mittig angeordnet ist.

Der Katalysatoreinsatz besteht gemäß der Erfindung aus einer Mehrzahl von ein Labyrinth bildenden Elementen, deren Oberflächen- in an sich bekannter Weise mit einer Schicht aktiver Katalysatorstoffe überzogen sind; Vorzugsweise ist Vanadiumoxyd als Überzugsmaterial vorgesehen.

Bei einer Ausführungsform des Katalysators kann dieser aus einer Mehrzahl von ineinanderschiebbaren Rohrstücken bestehen, aus denen stegartige Rippen herausragen, wobei in den Rohrstücken sowie in den Stegen versetzte Durchflußöffnungen vorgesehen sind.

Die Frischluftzuführung kann in bekannter Weise über einen Ringkanal erfolgen, der einerseits von der Ummantelung und andererseits von einem die Verbrennungskammer einschließlich dem ihr nachgeschalteten Katalysator umgebenden Rohr gebildet wird. Diese Ausführungsform kommt im wesentlichen in Verbindung mit Viertakt-Motoren in Anwendung, da bei diesen Motoren der Anteil an Sauerstoff in den Abgasen verhältnismäßig gering ist, so daß eine entsprechende Frischluftzuführung erforderlich ist.

Bei einer anderen Ausgestaltung, die z. B. für Zweitakt-Motoren bestimmt ist und demgemäß einen geringeren Anteil von zusätzlicher Frischluft benötigt, erfolgt gemäß der Erfindung die Frischluftzuführung durch ein sich innerhalb der Ummantelung der Einrichtung erstreckendes Rohr, das in das die Düsen umgebende Mantelrohr einmündet.

Vorteilhafterweise wird die Ummantelung in an sich bekannter Weise als Doppelmantel mit einer z. B. aus Mineralwolle bestehenden Isolierschicht ausgeführt.

909 758/269

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt; dabei zeigt die

Fig.l im Längsschnitt eine Ausführungsform mit einem Ringkanal für die Frischluftzuführung und die

Fig. 2 den Längsschnitt einer Ausführungsform mit der Frischluftzuführung über ein sich innerhalb der Ummantelung erstreckendes Rohr.

Das Abgasrohr 1 einer Brennkraftmaschine ist von einem Mantel 2 umgeben. Der ringförmige Hohlraum 3 zwischen diesen Teilen ist mit einem wärmeisolierenden Material, z. B. Mineralwolle, gefüllt. Innerhalb der Ummantelung 2 ist eine Gruppe konzentrischer, mit Wandöffnungen 5 versehener Rohre 4 vorgesehen. Diese Rohrgruppe ist dem Düsensystem vorgeschaltet, das aus einer Treibdüse 6 und aus einer Fangdüse 7 besteht und von einem Mantelrohr 8 umgeben ist, in dem eine oder mehrere Einlaßöffnungen 9 vorgesehen sind.

Die am Eintritt in bekannter Weise abgerundete Fangdüse 7 weist hinter ihrer Blende 72 einen zylindrischen Teil 73 auf, dessen Durchmesser etwa das l,5fache des Durchmessers der Düsenblende 72 beträgt, und an den eine an sich bekannte kegelförmige Düsenerweiterung 74 anschließt.

Zu der von einem Mantel 10 umgebenen Hauptverbrennungskammer 11 gehört die von einem die Zündelektroden 12 der Zündkerze 120 umgebenden Rohrstück 13 gebildete Zündkammer 14. Das Rohrstück 13 weist einen im Längsschnitt parabelförmig erweiterten Einsatz 16 auf, der von Drahtringen 15 aus leicht glühbarem Werkstoff umgeben ist und den Gasstrom in Richtung dieser Drahtringe lenkt, die ihrerseits eine Umlenkung des Gasstromes bewirken. Das offene Ende des die Zündkammer 14 bildenden Rohrstückes 13 ragt in einen mit Durchlaßöffnungen 17 und einem mittigen Auslaufstutzen 18 versehenen schalenförmigen Brennkopf 19 hinein.

Die aus den Rohren 20 und 21 mit Wärmeisolationsfüllung 22 versehene Ummantelung der Nachverbrennungseinrichtung nimmt endseitig einen labyrinthartigen, als Flammrohr ausgebildeten Katalysatoreinsatz23 auf, der an der Eintrittsseite einen mittig angeordneten kegelartigen Einsatz 230 trägt, durch den der Gasstrom aufgeteilt und dem Labyrinth des Katalysatoreinsatzes zugeleitet wird. Der Katalysatoreinsatz 23 besteht aus einer Mehrzahl von Flammrohralementen, deren Oberflächen mit einer z. B. aus Vanadiumoxyd bestehenden, aktiven Katalysatorschicht überzogen sind. Den Abschluß der Nachverbrennungseinrichtung bildet eine Kappe 24 mit Rohrstutzen 25.

Der Katalysatoreinsatz 23 kann demnach aus einer Mehrzahl von ineinanderschiebbaren Rohrstücken 231 bestehen, aus denen stegartige Rippen 232 herausragen, wobei in den Rohrstücken 231 sowie in den Stegen 232 versetzte Durchflußöffnungen 233 vorhanden sind.

Zwischen dem Katalysatoreinsatz 23 und dem Brennkopf 19 bildet der Mantel 10 eine Glühkammer 26.

Die Frischluftzuführung erfolgt bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Stutzen 27 mit einem in bekannter Weise mit einer Drosselklappe 28 ausgestatteten Fangrohr 29. Die Frischluft gelangt über den Ringkanal 30 durch die Einlaßöffnung 9 in die Düsenummantelung 8.

Der Aufbau des in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels einer Nachverbrennungseinrichtung gemäß der Erfindung entspricht im wesentlichen dem der in der Fig. 1 dargestellten Einrichtung. Die Frischluftzuführung erfolgt jedoch bei dieser Ausführungsform über ein an die Kappe 24 angeschlossenes und sich innerhalb der Ummantelung 20, 21 und 22 erstreckendes Rohr 31, das mit einem Rohrbogen 32 an die Einlaßöffnung 9 der Düsenummantelung 8 angeschlossen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Nachverbrennung der aus Abgasrohren von Brennkraftmaschinen austretenden Gase, bei welcher diese über ein Düsensystem unter Zuführung vorgewärmter Frischluft in eine mit Zündkerzen bestückte Verbrennungskammer gelangen und der Frischluftstrom über einen hinter der Brennkammer liegenden Anschlußstutzen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Düsensystem eine Gruppe konzentrischer, mit Wandöffnungen (5) versehener Rohre (4) vorgeschaltet ist, daß die am Eintritt in bekannter Weise abgerundete Fangdüse (7) hinter ihrer Blende (72) einen zylindrischen Teil (73) aufweist, dessen Durchmesser etwa das l,5fache des Durchmessers der Düsenblende (72) beträgt und an den sich eine an sich bekannte kegelförmige Erweiterung (74) anschließt, daß ferner der Gaskanal vor dar Verbrennungskammer (11) ringförmig aufgeteilt ist, daß ein Nachglühraum (19) hinter der Verbrennungskammer vorgesehen ist und daß schließlich der Verbrennungskammer ein labyrinthartig gestaltetes Katalysatorsystem (23) nachgeschaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Treibdüse (6) und Fangdüse (7) in einem Mantelrohr (8) angeordnet sind, das im Bereich der Treibdüse eine oder mehrere Einlaßöffnungen (9) zur Frischluftzuführung aufweist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (11) einen von Drahtringen (15) aus leicht glühbarem Werkstoff umgebenen, im Längsschnitt parabelförmig erweiterten Einsatz (16) aufweist, der in ein die Zündelektroden. (12) der Zündkerze (120) aufnehmendes Rohrstück (13) übergeht, dessen offenes Ende in einen mit Durchlaßöffnungen (17) und einem mittigen Auslaufstutzen (18) versehenen schalenförmigen Brennkopf (19) hineinragt.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (20, 21, 22) der Nachverbrennungseinrichtung auch den der Verbrennungskammer nachgeschalteten labyrinthartigen Katalysatoreinsatz (23) umschließt, an dessen Eintrittsseite ein den Gasstrom aufteilender kegeilartiger Einsatz (230) mittig angeordnet ist.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatoreinsatz (23) aus einer Mehrzahl von ein Labyrinth bildenden Flammrohrelementen besteht, deren Oberflächen in an sich bekannter Weise mit einer Schicht aktiver Katalysatorstoffe, z. B. Vanadiumoxyd, überzogen sind.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatoreinsatz (23) aus einer Mehrzahl von ineinander-

schiebbaren Rohrstücken (231) besteht, aus denen stegartige Rippen (232) herausragen, und daß in den Rohrstücken (231) sowie in den Stegen (232) versetzte Durchfluß öffnungen (233) vorhanden sind.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausgestaltung für Zweitakt-Motoren die Frischluftzuführung durch ein sich innerhalb der Ummantelung (20;, 21,

22) der Einrichtung erstreckendes Rohr (31) erfolgt, das in das die Düsen (6 und 7) umgebende Mantelrohr (8) einmündet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 938 690;
schweizerische Patentschrift Nr. 169 140;
Motortechnische Zeitschrift, Verlag Franckh, Stuttgart, Jg. 1957, Heft 1, S. 13 bis 16.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen