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Die Erfindung betrifft einen Nachbrenner für das Abgas von mit einer
elektrischen Zündanlage versehenen Brennkraftmaschinen, mit einer Zündeinrichtung,
deren zwei zwischen sich eine Funkenstrecke bildende Elektroden in eine Hochspannungsimpulse
zur Zündvorrichtung der Brennkraftmaschine übertragende Leitung geschaltet sind.
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Es ist allgemein bekannt, daß die Auspuffgase von Brennkraftmaschinen
beträchtliche Mengen an Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxyd, Stickstoffoxyden und
anderen schädlichen Bestandteilen enthalten, die die umgebende Luft verseuchen.
In Stadtbezirken erreicht infolge der sehr großen Anzahl von Brennkraftmaschinen,
die in Wagen, Lastzügen und Bussen auf einem verhältnismäßig kleinen Gebiet verwendet
werden, die Luftverschmutzung allein aus dieser Quelle verhältnismäßig hohe Konzentrationen.
Eine solche Luftverunreinigung hat ernste schädigende Einflüsse auf die Gesundheit
der Bevölkerung, der Tiere und der Vegetation in diesen Gebieten. Diese Wirkungen
haben zu großen Anstrengungen an Zeit und Geld geführt, die darauf gerichtet sind,
die Luftverschmutzung zu verhindern; die Beseitigung der schädlichen Stoffe aus
den Auspuffgasen von Verbrennungsmaschinen ist bis heute jedoch außerordentlich
teuer, so daß sie sich bisher noch nicht durchsetzen konnte.
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Es ist heutzutage allgemein bekannt, daß die erste Ursache einer Luftverschmutzung
unverbrannte Kohlenwasserstoffe und das in den Auspuffgasen enthaltene Kohlenmonoxyd
sind. Infolgedessen sind viele Anstrengungen unternommen worden, um den Verbrennungsprozeß
dadurch zu vervollständigen, daß die Auspuffgase durch eine Brennkammer geleitet
werden, bevor sie in die Atmosphäre freigelassen werden. Derartige Nachbrenner verwenden
normalerweise eine gezündete Verbrennung analog der Verbrennung in der Maschine,
da diese in Bezug auf Einfachheit und Wirtschaftlichkeit beträchtliche Vorteile
gegenüber anderen Verbrennungsprozessen, , wie einer katalytischen Verbrennung,
besitzen.
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Die heutigen funkengezündeten Nachbrenner haben jedoch noch keine
genügende Zuverlässigkeit erreicht, die gewährleistet, daß sie, wenn sie einmal
eingebaut sind, eine vollständige Verbrennung der Auspuffgase über einen langen
Zeitraum unter allen Fahrbedingungen ohne häufige Durchsicht sicherstellen, da sie
im Laufe der Zeit einer Verschmutzung unterliegen und ihr Einbau wirkungslos wird,
wenn sie dann nicht mehr einwandfrei arbeiten und unverbrannte Auspuffgase austreten
lassen.
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Bei einer bekannten Nachverbrennungsvorrichtung ist die Zündkerze
des Nachbrenners mit einer der Zündkerzen des Verbrennungsmotors in Reihe geschaltet.
Fällt bei dieser Nachverbrennungsvorrichtung die Nachverbrennungszündkerze aus,
so arbeitet die Brennkraftmaschine, insbesondere wenn sie eine höhere Zylinderzahl
aufweist, weiter, ohne daß dem Fahrer dies sofort auffällt. Dadurch ist trotz des
Vorhandenseins eines Nachbrenners die Gefahr gegeben, daß schädliche Abgase ausgestoßen
werden.
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Nachbrenner zu
schaffen, dessen einwandfreies Arbeiten dadurch gewährleistet ist, daß die mit ihm
verbundene Verbrennungskraftmaschine stillgesetzt wird, wenn der Nachbrenner nicht
einwandfrei zündet, und auf diese Weise mit absoluter Sicherheit ein Austreten unverbrannter
Gase und damit eine Verseuchung der Luft verhindert wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Elektrode
der Zündeinrichtung des Nachbrenners mit der Zündspule und die andere Elektrode
mit dem Zündverteiler der Zündanlage der Brennkraftmaschine verbunden ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Es zeigt F i g. 1 vereinfacht schematisch eine Brennkraftmaschine mit der zugehörigen
erfindungsgemäßen Zünd- und Auspuffanlage, F i g. 2 einen vergrößerten Längsschnitt
der in F i g. 1 gezeigten Nachverbrennungszündkerze und F i g. 3 eine Frontansicht
der in F i g. 2 gezeigten Zündkerze.
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Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden
Erfindung besteht aus einer allgemein mit 1 bezeichneten Zündanlage, die den Betrieb
der Brennkraftmaschine 10 steuert, und einer allgemein mit 20 bezeichneten Auspuffanlage,
in der die Verbrennungsprodukte der Brennkraftmaschine 10 nachverbrannt werden.
Zur Zündanlage 1 gehört eine Niederspannungsquelle, z. B. eine Batterie 2, die über
einen Schalter 3 mit der Primärwicklung einer Zündspule (Induktionsspule)
4
und einem automatischen, üblicherweise als Unterbrecher bezeichneten Schalter
5 verbunden ist, der beim Laufen der Maschine in bestimmter zeitlicher D Folge geöffnet
und geschlossen wird. Ein geschlossener elektrischer Stromkreis wird gebildet, wenn
Schalter 3 und Unterbrecher 5 geschlossen sind, so daß ein Strom durch die Induktionsspule
4 fließen kann. Ein Kondensator 6 ist parallel zum Unter-; Brecher 5 geschaltet,
um die Energie aufzunehmen, welche einen kleinen Funken verursachen würde, wenn
die Kontakte des Unterbrechers geöffnet werden. Die Sekundärwicklung der Induktionsspule
4 ist durch die Leitung 4' mit einer Elektrode der Nachverbrennungszündkerze 7 verbunden,
um die vom Unterbrecher 5 und der Induktionsspule 4
gebildeten elektrischen
Impulse dorthin zu leiten. Die andere Elektrode der Nachverbrennungszündkerze 7
ist über die Leitung 7' mit einem Zündverteiler 8 verbunden, um die von dem Funken
zwischen den Elektroden der Zündkerze 7 übertragenen elektrischen Impulse dorthin
weiterzuleiten. Der Zündverteiler 8 ist seinerseits mit den Zündkerzen 9 einer Brennkraftmaschine
10 verbunden und leitet in der vorgesehenen Reihenfolge und in einer von der Drehzahl
der Maschine abhängigen zeitlichen Folge die Energie zu den Kerzen weiter.
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Von der Auspuffanlage 20 werden die aus der Maschine austretenden
Gase über ein Auspuffrohr 21 aufgenommen und zum Nachbrenner 22 geleitet. Dieser
vervollständigt nicht nur die Verbrennung der Auspuffgase und verringert ihren Kohlenwasserstoff-und
Kohlenmonoxydgehalt, sondern dämpft auch die Explosionsstöße der von der Maschine
10 ausgestoßenen Auspuffgase. Diese werden vom Nachbrenner über die Auspuffleitung
23, die durch einen weiteren Auspufftopf führen kann, wenn der Nachbrenner nicht
schon einen Schalldämpfer enthält, fortgeleitet.
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Wenn die Brennkraftmaschine 10 mittels eines Anlassers (nicht
dargestellt) unter Einschalten des Schalters 3 angelassen wird, liefert die Batterie
2 einen Niederspannungsstrom zur Induktionsspule 4
und zum
Unterbrecher 5, wo er in elektrische Impulse zerteilt und in Hochspannungsimpulse
umgewandelt wird. Die Hochspannungsimpulse werden von der Zündspule 4 über die Leitung
4' zu der Zündkerze 7 im Nachbrenner geleitet. Diese Hochspannungsimpulse
werden durch den Zündfunken zwischen den Elektroden der Zündkerze 7 und die Leitung
7' zum Verteiler 8 übertragen. Dieser leitet jeden Impuls zur Zündkerze des betreffenden
Zylinders, die gezündet werden soll. Die Auspuffgase der Maschine 10 gelangen
durch die Leitung 21 zum Nachbrenner 22. In diesem wird die Verbrennung der
Auspuffgase durch Zündung mit Hilfe der Zündkerze 7 vervollständigt.
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In F i g. 2 und 3 ist eine Nachverbrennungszündkerze 7, die
für eine Verwendung in der in F i g. 1 gezeigten Anlage geeignet ist, näher dargestellt.
Die Elektroden 30 und 30' sind im Abstand voneinander und in einem
Winkel gegeneinander so angeordnet, daß ihre Zündstellen 31 und 31' nahe aneinanderliegen,
während ihre Anschlüsse 32 und 32', die mit den Leitungen
4' und 7' verbunden sind, weiter auseinanderliegen. Die Elektroden
30 und 30' werden vorzugsweise vollständig zwischen den Zündstellen
und den Anschlüssen von einem einzigen Körper aus Isoliermaterial 33 umschlossen
und gegeneinander isoliert. Für den Isolator der Zündkerze werden allgemein keramische
Werkstoffe, die hohen Temperaturen und hohen Temperaturgradienten widerstehen und
gute dielektrische Eigenschaften aufweisen, verwendet. Ein Vorsprung 33'
des Isolators 33 stellt eine weitere Isolation zwischen den Anschlüssen
32 und 32' dar. Der ringförmige Rippenvorsprung 33" am Isolator 33
bildet einen Sitz für einen ringförmigen metallischen Bund 34, der den Isolator
33 bis in die Nähe der Zündstellen 31 und 31' der Elektroden umgibt. Der
Bund 34 ist mittels eines Flanschrings 35 an dem Rippenvorsprung
33" befestigt und außen mit einem Gewinde versehen, um einen einfachen Einbau
der Zündkerze 7 in den Nachbrenner 22 zu ermöglichen. Die Zündkerze nach der vorliegenden
Erfindung kann im wesentlichen aus den gleichen Materialien, wie sie bisher zur
Herstellung von Zündkerzen verwendet werden und gut bekannt sind, hergestellt werden.
Der Zündabstand zwischen den isolierten Elektroden der Zündkerze hängt von der Natur
des Gasgemischs im Nachbrenner, das gezündet werden soll, ab, ist aber normalerweise
beträchtlich größer als der, der gegenwärtig bei den Zündkerzen für Brennkraftmaschinen
verwendet wird. Der Winkel zwischen den isolierten Elektroden der Zündkerze kann
von der Bedeutung abhängen, die der Verringerung des Widerstands für den Stromdurchgang
zu den Elektroden oder einem kompakten Aufbau der Zündkerze zukommt. Im allgemeinen
ist es vorteilhaft, wenn der Winkel zwischen 10 bis 30°, vorzugsweise etwa 20°,
beträgt.
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Die vorliegende Erfindung kann leicht abgeändert und abgewandelt werden.
Beispielsweise kann ein magnetisches System an Stelle des Batterie- und Spulensystems,
das zur Erzeugung der Hochspannungsimpulse zu der Nachverbrennungszündkerze dient,
verwendet werden. Es können auch, obwohl die Erfindung an Hand der Verwendung einer
einzigen Doppelelektrodenzündkerze im Nachbrenner erläutert wurde, mehrere solcher
Zündkerzen verwendet werden. Weiterhin kann jede Zündkerze mehr als zwei gegeneinander
isolierte Elektroden aufweisen.