DE1594709C

DE1594709C - Device for cleaning exhaust gases from diesel engines

Info

Publication number: DE1594709C
Authority: DE
Inventors: Konstantin M.; Filatow Sergei S.; Swerdlowsk Afanassjew (Sowjetunion)
Original assignee: Institut Gornowo DeIa, Swerdlowsk (Sowjetunion)

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reini- Der erfindungsgemäße Abgasreiniger besteht ausThe invention relates to a device for cleaning the exhaust gas cleaner according to the invention consists of

gung der Abgase von Dieselmotoren durch kataly- " einer Kombination von drei Hauptelementen, die auf tische Verbrennung. Grund ihrer Bestimmungszwecke und Wirkungensupply of exhaust gases from diesel engines by cataly- "a combination of three main elements that act on table combustion. Reason for their intended purposes and effects

Es sind bereits katalytisch arbeitende Reiniger für funktionell miteinander verbunden sind, und zwar Auspuffgase von Vergasermotoren bekannt, die eine 5 sind wesentlich:There are already catalytically active cleaners for functionally linked to one another, namely Exhaust gases from carburettor engines known to be a 5 are essential:

in einem Gehäuse angeordnete, einen zweischichtigen 1. Der ringförmige Zwischenraum, der derart ausKatalysator enthaltende Reaktionskammer aufweisen; gebildet ist, daß die Gase vor ihrem Eintritt in die die als Katalysator dienende, auf Fozellan 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-arranged in a housing, a two-layer 1. The annular gap, which is made of catalyst having containing reaction chambers; is formed that the gases before their entry into the the reaction chamber, which serves as a catalyst and is applied to the fozellan, the outer walls of the Kamgene But platinum-aluminum alloy is made through. rinse around and thereby preheat or cool fuels, the lead, sulfur or other aggressive io len, so that the space at the same time one Contain substances, quickly poisoned irreversibly. Represents heat exchanger. This will

Ferner sind Auspuffgasreiniger für Vergasennotore ■ /"..Seite 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-, Kohlen·? strecke 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 Brenngases mit Abgas mittels eines Injektors erzeugt, Brenngasen und der überschüssigen Luft zusammenmittels 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.Furthermore, exhaust gas cleaners for carburetor motors ■ /"..Side after switching on the preheater are known to be quick, in which the catalytic oxidation 'res heats through the catalyst layers; not enough hot exhaust gases through. On the other hand, the considerable heat transfer an exhaust gas-air mixture via the sparks, which are caused by the burning out of the soot, coals ·? stretch of one of the hydrogen and carbon monoxide constituents of the engine ignition electric spark plugs are preheated, with a catalyst developing as exhaust gases in the reaction chamber Iron chromite is used. It is also known, no, through an effective cooling of the Redas Exhaust gas - as long as the catalyst, like platinum, dissipates actuator walls, causing burnout is not yet hot enough - the latter is prevented by burning it. Also amplifies the an exhaust gas fuel gas mixture to heat up, the speed of the flow of the gap by mixing a gas mixture derived from the engine carburetor, which is made up of the exhaust gases, the Combustible gas with exhaust gas produced by means of an injector, fuel gases and the excess air together means a spark plug ignited and over the cartridge; it thus provides an auxiliary device for the pre-analyzer is directed; after the catalytic converter has been heated up and acts through the catalytic converter the spark plug and the fuel gas supply are switched off. layers counteract the resulting exhaust resistance.

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 perforier-Finally, the intermediate space on which the present invention is based prevents a task from developing in the penetration of oil into the reaction chamber.
Production and operation simple and economical 2. The preheater, consisting of a perforating

lichen 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 Zwi-_% betrieb, ohne Nachlassen seiner Wirksamkeit arbeitet. schenraum und der Vorerhitzer bilden somit eineExhaust gas purifier, which is used in the engine combustion chamber, its continuation, and when idling, as well as in the entire heating pipe, which runs out in the antechamber of the area of possible loads and in the permanent ring-shaped gap. This _interim% operational, works without lessening its effectiveness. control room and the preheater thus form one

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 aufwirbelbäre Kätalysätorschicht, 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 Körner 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 Unschädlichmachen der Abgase in ■ kerze versehene Verbrennungskammer untergebracht einer Schicht des granulierten Katalysators, welche ist, die .am einen Ende mit dem Luftventilator yer- . ..die Erscheinung eines Pseudoauftriebs zeigt, wenn, bundeh 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 ' kämmer 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 abrasiveThe new device for the 'cleaning of exhaust gases' technical unit; by assembling them, their effects are mutually amplified by diesel engines by combustion in a with 35 den. Essentially a two-layer catalyst provided Re- is above all the arrangement of the spiral evaporator, action chamber is characterized by the fact that the reaction chamber in which the incoming diesel fuel is preheated by a housing on all sides by the exhaust gases, on the other hand spacing to form an annular between - is heated by the combustion gases,
40 3. The whirling Kätalysätorschicht, through which the static catalyst layer containing section one increases the effectiveness of the heat and in an exhaust gas inlet side: lower, the. · exchange between., the- Gases and the Katalybelbelbaren, lying on the grate catalyst grains as well as a self-cleaning of the grain layer containing section is subdivided, achieved from the oil carbon formed; in addition, to the housing is tangential to the exhaust pipe. 45 of the .exhaust resistance compared to resting connected pipe socket is arranged, in which the catalyst layers lowered to a fraction, perforated, in their upper part with an incineration chamber End with the air fan yer- ... the appearance shows a pseudo-buoyancy when, is bundeh and at the other end into the heating, 50 .the exhaust gases pass through the lower grate into the reaction tube, which is surrounded by a spiral, which is blown into the chamber. The use of the swirlable layer connected on the one hand to the diesel fuel line allows the counterpressure generated by the exhaust gas on the other hand via the radiator to the spiral of the cleaner on the exhaust pipe around which the glow plug is guided. . . . Reduce multiple times while reducing the 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 Katalysatqrmenge um ein Beträchtliches ver-Katalysatorschicht aus mit einem Gemisch. von^Nickel- ringert. . ·:;.·.; .* '■■■■%.· rIt is particularly advantageous if, in the new 55 "wear of the chamber walls, the exhaust gas cleaner reduces the fluidizable catalyst layer. By activating the combustion from a mixture of oxidized ferromanganese ^; and the expansion in the fluidizable layer, the copper is 3 to 4 mm in grain size and the static required amount of catalyst by a considerable amount of catalyst layer made of with a mixture of ^ nickel- ringed.. ·:;. · .;. * '■■■■%. · r

und Kupferoxyden aktiviertem Dunit odeir aüs'TPyro- 60 Die angegebenen'-'drei Häuptelemente des neuen lusit von 15 bis 20 mm Korngröße aufgebäutist/'' Abgasreinigers dienen gemeinsam im wesentlichenand copper oxides activated dunite odeir aüs'TPyro- 60 The specified '-' three main elements of the new lusit with a grain size of 15 to 20 mm / '' exhaust gas cleaner serve essentially together

In der Reaktionskammer werden die toxischen nachstehenden Zielen? ί·--^*¹-'
Bestandteile der Auspuffgase zu Kohlensäure und a) der Erhöhung des Wärmeaustausches in der Wasser oxydiert, und zwar im wesentlichen in der Vorrichtung,In the reaction chamber, the toxic targets below are? ί · - ^ * ¹ - '
Components of the exhaust gases to carbonic acid and a) the increase of the heat exchange in the water oxidizes, essentially in the device,

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 diefluidizable catalyst layer, while the sta- 65 b) the acceleration of the gas flow through the table layer for additional oxidation and for the device or reduction of the

Verhüten des Austragens der aufgewirbelten Kata- Reinigungseinrichtung bewirkten Auspuffwider-Preventing the whirled up Kata cleaning device from being carried out caused exhaust resistance

lysatorteilchen dient. Standes.lysator particle is used. State.

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 the exhaust gas cleaner according to the invention, the vaporous and liquid additions of the burn Exhaust gases as well as the soot are completely removed or are intercepted before they enter the catalytic converter. This protects the catalytic converter from poisoning and ensures practically constant effectiveness until it is completely consumed. Maintaining the temperature of the exhaust gases in one Range of at least 350 to 400 ° C requires a high efficiency of the system under any Engine working conditions, including starting, idling and heavy load changes, with complete discoloration of the exhaust gases.

In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausfiihrungsform der Erfindung veranschaulicht.A preferred embodiment of the invention is illustrated in the drawings.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht des Reinigers,Fig. 1 shows the side view of the cleaner,

F i g. 2 das Gehäuse der Reaktionskammer —, beides teilweise im Schnitt.F i g. 2 the housing of the reaction chamber - both partially in section.

Im Gehäuse 1, dessen Innenwandung 2 mit Asbest- so isolierstoff 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.The reaction chamber 4, in which on the grate 6 the fluidizable catalyst layer 7 and the static catalyst layer 8 on the grate 5. in the Housing cover 28 is the inlet 29 for pouring the catalyst into the chamber section 7, at the Underside of the housing 1 of the container 10 intended for separated impurities and am Middle part of the housing 1 tangentially the end piece 11 of the rectangular cross-section Exhaust pipe socket 13 attached.

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 an_r dere Ende mit der Dieselkraftstoffleitung 22 und diese mit der Schwimmerkammer 23, die mit einem elektromagnetischen Ventil 24 versehen ist.The exhaust pipe 12 connected to the exhaust manifold of the engine opens into this pipe socket 13. The perforated combustion chamber 14, in the upper part of which the glow plug 17 is installed, is arranged in the pipe socket 13. The combustion chamber 14 is connected to the electrically driven air fan 16 via the pipeline 15 and merges into the heating tube 18 on the other side 19. To the latter of the spiral evaporator located 20 of which is connected one end of the electric heater 21, the particular to _r end connected to the diesel fuel line 22, and this, which is provided with an electromagnetic valve 24 to the float chamber 23rd

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, welcher 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.Starting the heating device (13, 18, 20), which is both remote control and automatic Control allows, is by closing the ignition circuit to which the glow plug 17 and the electric heater 21 belong causes. After 30 to 40 seconds, the circuit of the electromagnetic valve 24 and the air fan 16 closed. The diesel fuel, which flows through the heating element 21, passes in the vaporized state through the pipe 25 to the heated Spiral of glow plug 17 and is ignited in the air flow from air fan 16 is fed through the pipe 15 and whirled up by the blade 26.

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 35O⁰C aber wieder eingeschaltet.After 1 to 1.5 minutes after the burning has become stable, the glow plug 17 and the heating element 21 are switched off; the fuel is now evaporated in the spiral evaporator 20. After the reaction chamber 4 has been sufficiently preheated, the diesel engine is started with the heater working. When the temperature of the exhaust gases to 600 ° C, the heater is turned off, but turned on after the temperature falls to below 35O ⁰ C again.

Die Motorabgase gelangen aus dem Abgassammler des Motors durch die Auspuffleitung 12 in die Erhitzervorrichtung (13, 18, 20), aus dieser durch das Ansatzstück U 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 dein Durchtritt durch die Kammerabschnitte 7 und 8 werden die Auspuffgase durch das Ansatzrohr 27 ins Freie gelassen.The engine exhaust gases pass from the exhaust manifold of the engine through the exhaust pipe 12 into the heater device (13, 18, 20), from this through the extension piece U into the annular space 9 and through the grate 6 into the reaction chamber 4, in which they the catalyst layer located in section 7 stir up. After your passage through the chamber sections 7 and 8, the exhaust gases let out through the extension pipe 27.

Claims

Patent claims:

1. Device for cleaning the exhaust gases of diesel engines by combustion in a with a reaction chamber provided with a two-layer catalyst, characterized in that that the reaction chamber (4) from a housing (1) on all sides at a distance with formation

. an annular gap (9) and surrounded by a grate (5) in an upper (8), the static catalyst layer containing section and in an exhaust gas inlet side lower (7), the section containing the fluidizable "catalyst layer" resting on the grate (6) is divided, with a tangential to the housing (1) connected to the exhaust line (12) Pipe socket (13) is arranged in which the perforated, in its upper part with a Glow plug (17) provided combustion chamber (14) is housed, which at one end with is connected to the air fan (16) and merges at the other end into the heating tube (18), which is surrounded by a spiral (20) which is connected on the one hand to the diesel fuel line (22), on the other hand via the heating element (21) to the spiral of the glow plug (17).

2. Device according to claim 1, characterized in that that the fluidizable catalyst layer (7) consists of a mixture of oxidized ferromanganese and copper with a grain size of 3 to 4 mm and the static catalyst layer (8) from with a mixture of nickel and copper oxides activated dunite or from pyrolusite from 15 to 20 mm grain size is built up.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings