DE1301336B - Luft-Strahlpumpe eines Auspuffgas-Nachverbrennungsgeraets - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Luft-Strahlpumpe aufgebaut ist und die dem Abgasstrom entsprechend eines Nachverbrennungsgeräts für die Auspuffgase seiner Konzentration an Restbestandteilen den zur einer Brennkraftmaschine mit einer an die Auspuff- vollständigen Umwandlung nötigen Zusatzluftanteil leitung angeschlossenen konisch verengten Treibdüse möglichst genau beimischt.

änderbarer Querschnittsgröße, einem sich daran an- 5 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geschließenden Diffusor und einem Zusatzluft-Eintritts- löst, daß zwecks Änderbarkeit der Querschnittsgröße stutzen nahe der engsten Stelle zwischen Düse und der Kegelstumpf der mit Auspuffgas beschickten Diffusor. Auf Grund der unvollständigen Verbren- Treibdüse in einen in Stromrichtung verengten Pyranung des Treibstoffs in einer Brennkraftmaschine midenstumpf mit mindestens drei ebenen Seitenwird die Umgebungsluft mit gesundheitsschädlichen io wänden übergeht, an denen in deren Verlängerung Restbestandteilen angereichert, deren Beseitigung von Wände anliegen, deren Endteile voneinander getrennt großer Bedeutung ist. Hiervon werden die Rest- und durch den Gasdruck einzeln nach außen abbiegbestandteile katalytisch oder durch Verbrennung mit bar sind.

offener Flamme in harmlose Stoffe umgewandelt. Hierdurch wird bei Leerlauf und Verzögerung der

Für beide Umwandlungen ist ein Luftüberschuß im 15 Brennkraftmaschine, also den Betriebszuständen, bei Abgasstrom notwendig, der durch Zufuhr von Zu- denen der Abgasstrom die höchsten Konzentrationen satzluft in den Abgasstrom erreicht wird. an schädlichen Bestandteilen aufweist, ein höherer

Eine Vorrichtung zur Beimischung von Luft in Anteil an Zusatzluft beigemischt als bei Beschleunieinen Abgasstrom, bevor beide miteinander vermischt gung und zügiger Fahrt. Die der bekannten Ausin eine katalytische Umwandlungszone eintreten, ist ao führungsform eigenen Nachteile hinsichtlich der restbekannt. Die Vorrichtung besteht aus drei ineinander- losen Umwandlung der schädlichen Bestandteile und liegenden Kammern, wobei in eine äußere Kammer die Dimensionierung des Katalysators werden verFrischluft und in eine innere Kammer Auspuffgas mieden. Auch ist sichergestellt, daß der Katalysator über entsprechende Zuleitungen einströmt, während thermisch nicht überbeansprucht wird, wodurch seine sich der Katalysator in einer mittleren Kammer be- 25 Lebensdauer gegenüber der bekannten Ausführungsfindet, aus der der Abgasstrom mit den umgewan- form steigt.

delten Bestandteilen über eine entsprechende öff- Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung

nung in die Umgebung abströmt. In der inneren ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein abKammer befindet sich ein Venturirohr mit einem in biegbares Seitenwandendteil aus einem auf Tem-Stromrichtung konvergierenden und sich daran an- 30 peratur ansprechenden Bimetall besteht. Die Temschließenden divergierenden Abschnitt, der sich zur peratur der Abgase ändert sich über den weiten Bemittleren Ringkammer und damit zum Katalysator, reich von etwa 150 bis 650° C je nach dem Betriebsöffnet, so daß die innere Ringkammer zu der mitt- zustand der Brennkraftmaschine, und zwar befindet leren offen ist. Die Verbindung der äußeren Ring- sich die Abgastemperatur bei zügiger Fahrt oder bei kammer mit der inneren erfolgt über einen rohr- 35 Beschleunigung im hohen und bei Leerlauf und Verförmigen Kegelstumpf, der koaxial zum Venturirohr zögerung im niedrigen Bereich. Der Grad der Düsenangeordnet ist. Das vordere abstromseitige Ende des Öffnung ist also eine direkte Funktion der Abgas-Kegelstumpfs erstreckt sich in den konvergierenden temperatur und damit auch eine direkte Funktion der Abschnitt, und da der Kegelstumpf axial zum Ven- Abgasgeschwindigkeit.

turirohr beweglich angeordnet ist, entsteht eine Treib- 40 Die Luft-Strahlpumpe nach der Erfindung wird mitteldüse mit veränderlichem Querschnitt. an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es

Als sehr nachteilig wird bei dieser bekannten Aus- stellt dar

führungsform empfunden, daß zur Erzeugung unter- F i g. 1 eine teilweise geschnittene Längsschnitt-

schiedlicher Querschnittsflächen für die Treibmittel- ansieht der Luft-Strahlpumpe mit einer Düse änderdüse ein hoher baulicher Aufwand getrieben werden 45 baren Querschnitts in ihrer geschlossenen Stellung, muß. Bei niedriger Geschwindigkeit des Abgasstroms, F i g. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 in F i g. 1,

also besonders bei Leerlauf und Verzögerung des Fig. 3 eine teilweise geschnittene Längsansicht

Motors, liegt die höchste Konzentration an schäd- wie F i g. 1 jedoch mit offener Stellung der Düse, liehen Restbestandteilen vor, zu deren vollständiger Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 in Fig. 3.

Umwandlung mehr Zusatzluft benötigt wird als bei 50 Die Strahlpumpe hat gemäß F i g. 1 eine Treib-Vollgasfahrt und Beschleunigung, wo die Konzen- mitteleinlaßleitung 11, eine Einlaßleitung 12 für antration der schädlichen Restbestandteile geringer ist. gesaugte Luft und einen Diffusor 14 mit einem Ab-Die bekannte Vorrichtung zeichnet sich durch den schnitt 13 an seiner Eintrittsseite. Eine Kegelstumpf-Nachteil aus, daß von ihr dem Auspuffstrom ein der düse 15 mit einer Öffnung 18 ist durch Schweißen an Abgasgeschwindigkeit proportionaler Luftanteil bei- 5s die Einlaßleitung 11 angesetzt. Die Düse 15 geht in gemischt wird, also nicht der Betriebsweise der mehrere ebene Seitenwände 16 über. Im dargestellten Brennkraftmaschine entsprechend bei Leerlauf und Fall sind dies sechs gleiche trapezförmige Flächen, Verzögerung mehr Luft als bei Vollgas und Be- die einen regelmäßigen hexagonalen Pyramidenstumpf schleunigung. Dies ist hinsichtlich der restlosen Um- bilden. Sechs dünne Wände 17 von gleicher Trapezwandlung der schädlichen Bestandteile und der 60 form, deren Verjüngungswinkel gleich dem Verjün-Dimensionierung des Katalysators von Nachteil. gungswinkel der Flächen 16 ist, liegen an diesen in Auch wird durch den zeitweiligen zu großen Anteil deren Verlängerung an und sind an ihnen durch an Zusatzluft der Katalysator thermisch unnötig be- Niete 19 befestigt. Die Endteile der Wände 17 ragen ansprucht, wodurch seine Lebensdauer herabgesetzt über die Öffnung 18 hinaus und können sich entsprewird. 65 chend steigendem Innendruck frei nach außen abAufgabe der Erfindung ist es, eine Luft-Strahl- biegen; ihre Längskanten stoßen dicht aneinander pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die und bilden eine Verlängerung der Düse 15 in Gestalt einfach und damit billig und wenig störungsanfällig eines hohlen hexagonalen Pyramidenstumpfs mit

offenem Ende 20. In F i g. 1 und 2 sind die Wände 17 in ihrer Schließstellung gezeigt.

F i g. 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Strahlpumpe nach Fi g. 1, wobei die Endteile der Wände 17 eine weiter offene Stellung einnehmen. S F i g. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt nach Linie 4-4 der F ig. 3.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Strahlpumpe ist folgende: Abgase von der Sammelleitung der Brennkraftmaschine gehen durch die Einlaßleitung 11 in die Düse 15 und treten mit hoher Geschwindigkeit aus der Öffnung 20 aus. Diese Strahlwirkung erzeugt eine Unterdruckzone im Abschnitt 13, so daß Luft aus der Umgebung durch die Leitung 12 angesaugt wird, die sich mit den Abgasen vermischt; im Diffusor wird Druckenergie zurückgewonnen. Der Diffusor 14 ist mit einer nicht dargestellten Kammer verbunden, in der die Abgase oxidiert werden. Bei geringem Abgaszufluß sind die Endteile der Wände 17 — wie in F i g. 1 und 2 dargestellt — ge- ao schlossen; die öffnung 20 hat ihren kleinsten Querschnitt, der so bemessen ist, daß die günstigste Zusatzluft-Ansauggeschwindigkeit für die betreffende Abgasgeschwindigkeit erreicht wird. Wenn der Abgaszufluß größer wird, übt deren erhöhter Aufprall auf die geneigten Endteile der Wände 17 ein Biegemoment aus, wodurch diese nach außen abgebogen werden, so daß gemäß F i g. 3 und 4 die Öffnung 20 an Größe zunimmt. Dies erhöht den Druck im Abschnitt 13, so daß weniger Luft bei einer festen Querschnittsfläche angesaugt wird. Die Wände 17 sind federnd ausgebildet, so daß sie bei Abnahme des Innendruckes in ihre Schließstellung zurückkehren.

Wie vorstehend dargelegt, wurde der Druck des Abgasstromes dazu verwendet, die dünnen Wände 17 auszulenken, um so die beschriebene Wirkung zu erzielen. In Weiterbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung können die dünnen federnden Wände 17 auch durch die Bimetallstreifen ersetzt werden. Die Metallstreifen sind ebenso ausgebildet wie die dünnen Wände 17 und an den Flächen 16 der Düse 15 befestigt. Die Bimetallstreifen sind an der Düse 15 so anzuordnen, daß die Schicht mit dem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten dem Abgasstrom ausgesetzt ist. Die Temperatur des Abgasstromes ist bei zügiger Fahrt und Beschleunigung höher als bei Verlangsamung und Leerlauf, und demzufolge werden bei zügiger Fahrt und Beschleunigung die Metallstreifen thermisch so beaufschlagt, daß sie sich aufbiegen und somit eine Vergrößerung der wirksamen Düsenfläche hervorrufen. Diese vergrößerte Düsenfläche hat dann die gleiche Wirkung wie sie bereits in Verbindung mit den dünnen Wänden 17 beschrieben wurde.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Luft-Strahlpumpe eines Nachverbrennungsgerätes für die Auspuffgase einer Brennkraftmaschine mit einer an die Auspuffleitung angeschlossenen konisch verengten Treibdüse änderbarer Querschnittsgröße, einem sich daran anschließenden Diffusor und einem Zusatzluft-Eintrittsstutzen nahe der engsten Stelle zwischen Düse und Diffusor, dadurchgekennzeichn e t, daß der Kegelstumpf (15) der Treibdüse in einen in Stromrichtung verengten Pyramidenstumpf mit mindestens drei ebenen Seitenwänden (16) übergeht, an denen in deren Verlängerung Wände (17) anliegen, deren Endteile voneinander getrennt und durch den Gasdruck einzeln nach außen abbiegbar sind.

2. Strahlpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein auf Temperatur ansprechendes abbiegbares Wandendteil des Kegelstumpfs aus zwei Lagen von Metall unterschiedlichen Wärmedehnbeiwerts besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen