DE1594709B1

DE1594709B1 - Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Dieselmotoren

Info

Publication number: DE1594709B1
Application number: DE19631594709
Authority: DE
Inventors: Afanassjew Konstantin M; Filatow Sergei S
Original assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR
Current assignee: Institut Gornogo dela Sibirskogo Otdelenia Akademii Nauk SSSR
Priority date: 1963-12-17
Filing date: 1963-12-17
Publication date: 1970-05-06
Also published as: GB1012076A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reini- Der erfindungsgemäße Abgasreiniger besteht aus

gung der Abgase von Dieselmotoren durch kataly- einer Kombination von drei Hauptelementen, die auf

tische Verbrennung. Grund ihrer Bestimmungszwecke und Wirkungen

Es sind bereits katalytisch arbeitende Reiniger für funktionell miteinander verbunden sind, und zwar

Auspuffgase von Vergasermotoren bekannt, die eine 5 sind wesentlich:

in einem Gehäuse angeordnete, einen zweischichtigen 1. Der ringförmige Zwischenraum, der derart aus-Kaialysator enthaltende Reaktionskammer aufweisen; gebildet ist, daß die Gase vor ihrem Eintritt in die die als Katalysator dienende, auf Pozellan aufgetra- Reaktionskammer die Außenwandungen der Kamgene Platin-Aluminium-Legierung wird aber durch mer umspülen und hierdurch vorwärmen oder küh-Kraftstoffe, die Blei, Schwefel oder andere aggressive io len, so daß der Zwischenraum gleichzeitig einen Stoffe enthalten, schnell irreversibel vergiftet. Wärmeaustauscher darstellt. Hierdurch wird einer-

Ferner sind Auspuffgasreiniger für Vergasermotore seits nach Einschalten des Vorerhitzers ein schnellebekannt, in denen die für eine katalytische Oxydation res Durchwärmen der Katalysatorschichten bewirkt; noch nicht genügend'heißen Abgase durch Über- andererseits werden die beträchtlichen Wärmemenleiten eines Abgas-Luft-Gemisches über die Funken- 15 gen, die durch das Ausbrennen der Ruß-, Kohlenstrecke einer mit der Motorzündung verbundenen wasserstoff- und Kohlenmonoxid-Bestandteile der elektrischen Zündkerze vorerhitzt werden, wobei als Auspuffgase in der Reaktionskammer sich entwik-Katalysator Eisenchromit dient. Auch ist bekannt, kein, durch eine wirkungsvolle Abkühlung der Redas Abgas — solange der Katalysator, wie Platin, aktorwände abgeführt, wodurch ein Durchbrennen noch nicht genügend heiß ist — durch Verbrennen 20 der letzteren verhütet wird. Auch verstärkt der eines Abgas-Brenngas-Gemisches aufzuheizen, das Zwischenraum die Geschwindigkeit des Stromes des durch Mischen eines vom Motorvergaser abgeleiteten Gasgemisches, der sich aus den Auspuffgasen, den A Brenngases mit Abgas mittels eines Injektors erzeugt, Brenngasen und der überschüssigen Luft zusammen- ^ mittels einer Zündkerze gezündet und über den Ka- setzt; er stellt somit eine Hilfsapparatur für den Vortalysator geleitet wird; nach Aufheizen des Kataly- 25 erhitzer dar und wirkt dem durch die Katalysatorsators schaltet man Zündkerze und Brenngaszufuhr ab. schichten entstehenden Auspuffwiderstand entgegen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Schließlich verhindert der Zwischenraum das EinAufgabe besteht in der Entwicklung eines in der dringen von Öl in die Reaktionskammer. Herstellung und im Berieb einfachen und wirtschaft- 2. Der Vorerhitzer, bestehend aus einer perforierlichen Abgasreinigers, der sowohl beim Motor- 30 ten Verbrennungskammer, dessen Fortsetzung das anlassen und beim Leerlauf, wie auch im gesamten Erhitzungsrohr darstellt, das in dem Vorraum des Bereich der möglichen Belastungen und im Dauer- ringförmigen Zwischenraumes ausläuft. Dieser Zwibetrieb ohne Nachlassen seiner Wirksamkeit arbeitet. schenraum und der Vorerhitzer bilden somit eine

Die neue Vorrichtung zur Reinigung der Abgase technische Einheit; durch deren Zusammenbau wervon Dieselmotoren durch Verbrennung in einer mit 35 den ihre Wirkungen gegenseitig verstärkt. Wesentlich einem zweischichtigen Katalysator versehenen Re- ist vor allem die Anordnung des Spiralverdampfers, aktionskammer ist dadurch gekennzeichnet, daß die in welchem der zufließende Diesel-Kraftstoff einer-Reaktionskammer von einem Gehäuse allseitig im seits durch die Auspuffgase vorgewärmt, andererseits Abstand unter Bildung eines ringförmigen Zwischen- durch die Brenngase erhitzt wird, raumes umgeben und durch einen Rost in einen oberen, 40 3. Die aufwirbelbare Katalysatorschicht, durch die die statische Katalysatorschicht enthaltenden Abschnitt man eine Erhöhung der Wirksamkeit des Wärme- und in einen abgaseintrittseitigen unteren, die auf- austausches zwischen den Gasen und den Katalywirbelbare, auf dem Rost aufliegende Katalysator- satorkörnern sowie eine Selbstreinigung der Kömer λ schicht enthaltenden Abschnitt unterteilt ist, wobei von der gebildeten Ölkohle erzielt; außerdem wird " an das Gehäuse tangential ein mit der Auspuffleitung 45 der Auspuffwiderstand im Vergleich zu ruhenden verbundener Rohrstutzen angeordnet ist, in der die Katalysatorschichten auf einen Bruchteil erniedrigt, perforierte, in ihrem oberen Teil mit einer Glüh- Hier erfolgt das Umschädlichmachen der Abgase in kerze versehene Verbrennungskammer untergebracht einer Schicht des granulierten Katalysators, welche ist, die am einen Ende mit dem Luftventilator ver- die Erscheinung eines Pseudoauftriebs zeigt, wenn bunden ist und am anderen Ende in das Erhitzungs- 50 die Abgase durch den unteren Rost in die Reaktionsrohr übergeht, das von einer Spirale umgeben ist, die kammer geblasen werden. Die Anwendung der aufeinerseits mit der Dieselkraftstoffleitung verbunden, wirbelbaren Schicht erlaubt den durch den Abgasandererseits über den Heizkörper zur Spirale der reiniger am Auspuff erzeugten Gegendruck, um das Glühkerze geführt ist. Mehrfache zu verringern und gleichzeitig die abrasive

Von besonderem Vorteil ist es, wenn im neuen 55 Abnutzung der Kammerwände auf ein Minimum Abgasreiniger die aufwirbelbare Katalysatorschicht herabzusetzen. Durch die Aktivierung der Verbrenaus einem Gemisch oxydierten Ferromangans und nung in der aufwirbelbaren Schicht wird die beKupfers von 3 bis 4 mm Korngröße und die statische nötigte Katalysatormenge um ein Beträchtliches ver-Katalysatorschicht aus mit einem Gemisch von Nickel- ringert.

und Kupferoxyden aktiviertem Dunit oder aus Pyro- 60 Die angegebenen drei Hauptelemente des neuen

lusit von 15 bis 20 mm Korngröße aufgebaut ist. Abgasreinigers dienen gemeinsam im wesentlichen

In der Reaktionskammer werden die toxischen nachstehenden Zielen:

Bestandteile der Auspuffgase zu Kohlensäure und a) der Erhöhung des Wärmeaustausches in der

Wasser oxydiert, und zwar im wesentlichen in der Vorrichtung,

aufwirbelbaren Katalysatorschicht, während die sta- 65 b) der Beschleunigung des Gasstromes durch die

tische Schicht zur zusätzlichen Oxydation und zum Vorrichtung bzw. Verringerung des durch die

Verhüten des Austragens der aufgewirbelten Kata- Reinigungseinrichtung bewirkten Auspuffwider-

lysatorteilchen dient. Standes.

Im erfindungsgemäßen Abgasreiniger brennen die dampfförmigen und flüssigen Beimengungen der Auspuffgase sowie der Ruß gänzlich aus oder werden vor dem Eintreten in den Katalysator abgefangen. Das bewahrt den Katalysator vor Vergiftung und gewährleistet eine praktisch gleichbleibende Wirksamkeit bis zum vollständigen Verbrauch. Die Aufrechterhaltung der Temperatur der Auspuffgase in einem Bereich von mindestens 350 bis 400° C bedingt eine hohe Leistungsfähigkeit der Anlage unter beliebigen Arbeitsbedingungen des Motors, einschließlich des Anlassens, des Leerlaufes und starker Belastungsänderungen, bei vollständiger Entfärbung der Auspuffgase.

In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht des Reinigers,

F i g. 2 das Gehäuse der Reaktionskammer —, beides teilweise im Schnitt.

Im Gehäuse 1, dessen Innenwandung 2 mit Asbestisolierstoff 3 ausgekleidet sind, ist die Reaktionskammer 4 eingebaut, in welcher sich auf dem Rost 6 die aufwirbelbare Katalysatorschicht 7 und auf dem Rost 5 die statische Katalysatorschicht 8 befindet. Im Gehäusedeckel 28 ist der Einlaß 29 zum Einschütten des Katalysators in den Kammerabschnitt 7, an der Unterseite des Gehäuses 1 der für abgeschiedene Verunreinigungen bestimmte Behälter 10 und am Mittelteil des Gehäuses 1 tangential das einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Endstück 11 des Abgasrohrstutzens 13 angebracht.

In diesen Rohrstutzen 13 mündet die an den Abgassammler des Motors angeschlossene Auspuffleitung 12. Im Rohrstutzen 13 ist die gelochte Verbrennungskammer 14, in derem oberen Teil die Glühkerze 17 eingebaut ist, angeordnet. Die Verbrennungskammer 14 ist über die Rohrleitung 15 mit dem elektrisch angetriebenen Luftventilator 16 verbunden und geht an der anderen Seite 19 in das Erhitzungsrohr 18 über. Um letzteres liegt der Spiralverdampfer 20, von welchem das eine Ende verbunden ist mit dem elektrischen Heizkörper 21, das andere Ende mit der Dieselkraftstoffleitung 22 und diese mit der Schwimmerkammer 23, die mit einem elektromagnetischen Ventil 24 versehen ist.

Das Anlassen der Erhitzervorrichtung (13, 18, 20), welche sowohl eine Fernsteuerung als auch die automatische Steuerung zuläßt, wird durch das Schließen des Zündkreises, zu welchem die Glühkerze 17 und der elektrische Heizkörper 21 gehören, bewirkt. Nach 30 bis 40 Sekunden wird der Stromkreis des elektromagnetischen Ventils 24 und des Luftventilators 16 geschlossen. Der Dieselkraftstoff, v/elcher durch den Heizkörper 21 strömt, gelangt im verdampften Zustand durch die Rohrleitung 25 zur erhitzten Spirale der Glühkerze 17 und wird in dem Luftstrom entflammt, der vom Luftventilator 16 durch die Rohrleitung 15 zugeführt und durch die Schaufel 26 aufgewirbelt wird.

Nach 1 bis 1,5 Minuten, nachdem das Brennen stabil geworden ist, werden die Glühkerze 17 und der Heizkörper 21 abgeschaltet; die Verdampfung des Kraftstoffes erfolgt nunmehr im Spiralverdampfer 20. Nachdem die Reaktionskammer 4 genügend vorerhitzt ist, wird bei arbeitendem Erhitzer der Dieselmotor angelassen. Erreicht die Temperatur der Auspuffgase 600° C, wird der Erhitzer abgeschaltet, nach Sinken der Temperatur auf unterhalb 350⁰C aber wieder eingeschaltet.

Die Motorabgase gelangen aus dem Abgassammler des Motors durch die Auspuffleitung 12 in die Erhitzervorrichtung (13, 18, 20), aus dieser durch das Ansatzstück 11 in den ringförmigen Zwischenraum 9 und durch den Rost 6 in die Reaktionskammer 4, in der sie die im Abschnitt 7 befindliche Katalysatorschicht aufwirbeln. Nach dem Durchtritt durch die Kammerabschnitte 7 und 8 werden die Auspuffgase durch das Ansatzrohr 27 ins Freie gelassen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Dieselmotoren durch Verbrennung in einer mit einem zweischichtigen Katalysator versehenen Reaktionskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (4) von einem Gehäuse (1) allseitig im Abstand unter Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes (9) umgeben und durch einen Rost (5) in einen oberen (8), die statische Katalysatorschicht enthaltenden Abschnitt und in einem abgaseintrittseitigen unteren (7), die aufwirbelbare, auf dem Rost (6) aufliegende Katalysatorschicht enthaltenden Abschnitt unterteilt ist, wobei an das Gehäuse (1) tangential ein mit der Auspuffleitung (12) verbundener Rohrstutzen (13) angeordnet ist, in der die perforierte, in ihrem oberen Teil mit einer Glühkerze (17) versehene Verbrennungskammer (14) untergebracht ist, die am einen Ende mit dem Luftventilator (16) verbunden ist und am anderen Ende in das Erhitzungsrohr (18) übergeht, das von einer Spirale (20) umgeben ist, die einerseits mit der Dieselkraftstoffleitung (22) verbunden, andererseits über den Heizkörper (21) zur Spirale der Glühkerze (17) geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufwirbelbare Katalysatorschicht (7) aus einem Gemisch oxydierten Ferromangans und Kupfers von 3 bis 4 mm Korngröße und die statische Katalysatorschicht (8) aus mit einem Gemisch von Nickel- und Kupferoxyden aktiviertem Dunit oder aus Pyrolusit von 15 bis 20 mm Korngröße aufgebaut ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY