DE202007006087U1

DE202007006087U1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE202007006087U1
Application number: DE202007006087U
Authority: DE
Original assignee: TRS Transportkoeling BV
Current assignee: TRS Transportkoeling BV
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: NL2000584C1

Abstract

Verbrennungsmotor, der mit einem Auspuff (2) zum Ableiten von Abgasen versehen ist, welcher Auspuff (2) mit einem Rußfilter (3) und einer inneren Einrichtung zum Erhitzen der Abgase versehen ist, bevor diese den Filter (3) passieren, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Einrichtung zum Erhitzen der Abgase einen Wärmetauscher (4) und einen Brenner (5) zum Verbrennen eines Brennstoffs umfasst, welcher Wärmetauscher (4) einen Teil des Auspuffs (2) und einen Teil der Ableitung (8, 81) zum Ableiten der Verbrennungsgase des Brenners (5) umfasst, wobei der Teil der Ableitung (8,81) und der Teil des Auspuffs (2) sich derart erstrecken, dass die Wärme der Verbrennungsgase an die Abgase übertragen werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der mit einem Auspuff zum Ableiten von Abgasen versehen ist, welcher Auspuff mit einem Rußfilter und einer inneren Einrichtung zum Erhitzen der Abgase versehen ist, bevor diese den Filter passieren.
Ein solcher Verbrennungsmotor ist in NL 1017570 beschrieben.
Ein Problem in der LKW- und Autobusindustrie ist es, den Ausstoß von Rußteilchen, die beim Verbrennungsprozess von insbesondere Dieselmotoren freigesetzt werden, herabzusetzen. Um diesen Ausstoß herabzusetzen, wird ein Rußfilter im Auspuff angebracht, der normalerweise einen Katalysator und einen Teilchenfilter umfasst.
Bei normaler Benutzung des Motors, das heißt bei längeren Fahrten mit ziemlich schwerer Beanspruchung, erreichen die Abgase eine Temperatur, die über 300°C liegt. Bei einer derart hohen Temperatur verbrennen alle Rußteilchen in dem Filter, so dass dieser von selbst gereinigt wird. Dieses Phänomen wird auch wohl als Regeneration bezeichnet.
Wenn die Temperatur in dem Auspuff nicht ausreichend hoch ist, verbrennen die Rußteilchen nicht vollständig und sammeln sie sich in dem Rußfilter an, die von selbst wieder verbrennen, wenn die Temperatur der Abgase wiederum ausreichend hoch ist.
Wenn die Beanspruchung des Motors jedoch generell gesehen nicht hoch genug ist, wenn das Fahrzeug zum Beispiel viel für kürzere Fahrten benutzt wird, erreichen die Abgase diese hohen Temperatur nicht oft genug, wodurch die Reinigung des Filters nicht ausreicht und dieser nach einer gewissen Zeit ausgewechselt werden muß.
In der bekannten inneren Einrichtung ist ein elektrisches Heizungselement vor dem Rußfilter im Auspuff angeordnet, damit die Abgase des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs soweit erhitzt werden, dass die Rußteilchen in den Abgasen und in dem Rußfilter verbrennen. Eine solche innere Einrichtung ist jedoch komplex und kostspielig.
Auch ist eine innere Einrichtung bekannt, bei der ein Dieselbrenner im Auspuff angebracht wird, um auf diese Weise die Temperatur der Abgase anzuheben, um damit die vollständige Verbrennung der Rußteilchen zu bewirken. Das große Problem dabei ist jedoch die Zuverlässigkeit des Brenners, die nachteilig von den Abgasen beeinflußt wird, in denen der Brenner tätig ist. Wenn der Gegendruck des Filters ansteigt, wird sich dies unmittelbar nachteilig auf den Verbrennungsprozess des Dieselbrenners auswirken. Schlimmstenfalls wird der eingespritzte Diesel nicht verbrennen und sich ansammeln, um danach unkontrolliert zu verbrennen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verbrennungsmotors der eingangs genanten Art, der kostengünstiger, zuverlässiger und/oder wirtschaftlicher ist.
Zu diesem Zweck ist die innere Einrichtung zum Erhitzen der Abgase ein Wärmetauscher und ein Brenner zum Verbrennen eines Brennstoffs, welcher Wärmetauscher einen Teil des Auspuffs und einen Teil der Ableitung zum Ableiten der Verbrennungsgase des Brenners umfasst, wobei der Teil der Ableitung und der Teil des Auspuffs sich derart erstrecken, dass die Wärme der Verbrennungsgase an die Abgase übertragen werden kann.
Vorzugsweise umfasst ein Teil der Ableitung zum Ableiten der Verbrennungsgase eine Verbrennungskammer zum Zwecke der guten Wärmeübertragung.
Vorzugsweise ist der beschriebene Brenner ein Brenner zum Verbrennen des Brennstoffs des Verbrennungsmotors, der vorzugsweise Diesel ist. Dies ist vorteilhaft, da die meisten Autobusse und Lastkraftwagen mit einem Dieselmotor ausgestattet sind und auf diese Art und Weise nur eine einzige Brennstoffart notwendig ist.
Vorzugsweise kommen die Ableitung der Verbrennungsgase des Brenners und der Auspuff des Verbrennungsmotors zusammen, zum Beispiel hinter dem eingesetzten Filter in diesem Auspuff, um auf diese Art und Weise die Anzahl der Auspuffanlagen eines Fahrzeugs nicht zu erhöhen.
Vorzugsweise ist der Brenner mit einer inneren Einrichtung für die Zufuhr von Brennstoff und Sauerstoff versehen. Und vorzugsweise ist der Brenner mit einem Steuerorgan zum Ausschalten des Brenners verbunden. Dieses Steuerorgan ist vorzugsweise mit einem Temperatursensor verbunden, um die Temperatur der Abgase zu messen, um somit den Brenner ausschalten zu können, wenn die Temperatur der Abgase einen Schwellenwert überschritten hat, bei dem eine bessere Verbrennung der Rußteilchen eintritt. Dieser Schwellenwert liegt vorzugsweise zwischen 380°C und 550°C, und besonders bevorzugt zwischen 450°C und 500°C. Wenn ein Katalysator in dem Filter angewandt wird, liegen diese Temperaturen niedriger.
Vorzugsweise ist auch die Möglichkeit gegeben, das Steuerorgan manuell zu bedienen, dies für die Fälle, in denen es nicht erwünscht ist, die Temperatur der Abgase zu erhöhen.
In einer besonderen Ausführungsform ist ein zweiter Rußfilter in der Ableitung der Verbrennungsgase des Brenners angeordnet, damit der Ausstoß von Rußteilchen als Folge des Verbrennungsprozesses des Brenners von Diesel herabgesetzt wird.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung zum Erhitzen der Abgase weiter einen zweiten Wärmetauscher, welcher zweite Wärmetauscher einen ersten Teil des Auspuffs umfasst, der sich zwischen dem Motor und dem ersten Wärmetauscher befindet, und einen zweiten Teil des Auspuffs, der sich zwischen dem Rußfilter und dem Ende des Auspuffs befindet, wobei sich der erste und der zweite Teil in der Weise erstrecken, dass die Wärme der Abgase, die aus dem Rußfilter heraustreten, auf die Abgase übertragen werden kann, die aus dem Motor austreten, bevor diese in den ersten Wärmetauscher hineinströmen. Dadurch wird herbeigeführt, dass die heißen Abgase, die eine Temperatur von etwa 400 bis 500°C aufweisen können, wodurch Schaden und/oder Verletzungen entstehen könnten, abgekühlt werden, bevor sie an die Außenluft abgegeben werden, und weiters wird damit eine Kraftstoffeinsparung herbeigeführt. Auch kann der besagte Brenner dadurch leistungsmäßig kleiner dimensioniert sein.
Weiter betrifft diese Erfindung ein Fahrzeug, ausgestattet mit einem Verbrennungsmotor.
Die Erfindung wird im einzelnen an Hand von in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
1 stellt schematisch einen Verbrennungsmotor dar. Der gezeigte Verbrennungsmotor 1 ist ein Dieselmotor zum Antrieb von zum Beispiel einem LKW oder einem Autobus. Der Motor 1 ist in üblicher Weise mit dem Auspuff 2 verbunden, damit die freigesetzten Abgase abgeleitet werden. Um dem Ausstoß von Kohlenstoffteilchen entgegenzuwirken, ist ein Rußfilter 3 in Auspuff 2 angeordnet, der einen Teilchenfilter umfasst.
Zum Zwecke der guten Wirkung des Rußfilters 3 haben die zu filtrierenden Abgase eine Temperatur von wenigstens etwa 380°C. Zu diesem Zwecke ist Auspuff 2 Teil eines Wärmetauschers 4, der die Verbrennungskammer 81 umfasst. In der Verbrennungskammer 81 ist ein Dieselbrenner 5 mit Brennstoffzufuhr 6 und Luftzufuhr 7 angeordnet.
Die Verbrennungsgase des Brenners 5 erhitzen die Abgase in dem Auspuff 2, wodurch die Kohlenstoffteilchen in dem Auspuff 2 verbrennen und vermieden wird, dass der Rußfilter 3 verstopft wird.
Die Verbrennungsgase des Brenners 5 werden aus der Verbrennungskammer 81 durch den Auspuff 8 abgeführt, der hinter dem Rußfilter 3 mit Auspuff 2 zusammenläuft. In dieser Ausführungsform ist ein zusätzlicher Filter 9 in Auspuff 8 angeordnet, um die Rußteilchen aus dem Brenner 5 abzufangen.
Die 2 stellt eine weitere Erweiterung der Vorrichtung nach 1 dar, bei der ein zweiter Wärmetauscher 10 angeordnet ist. Dieser zweite Wärmetauscher 10 umfasst einen Teil 21 des Auspuffs 2, der sich zwischen dem Motor 1 und dem ersten Wärmetauscher 4 mit dem Brenner 5 erstreckt.
In diesem Teil 21 erstrecken sich Rohre 11, die Bestandteil des Teils des Auspuffs 2 sind, der sich zwischen dem Rußfilter 3 und dem Ende des Auspuffs 2 erstreckt. Dadurch werden die Abgase, die gerade den Motor 1 verlassen, von den Abgasen vorerhitzt, die aus dem Rußfilter 3 heraustreten und die bereits von dem Brenner 5 erhitzt worden sind, bevor diese Abgase in den ersten Wärmetauscher 4 eintreten, unter Abkühlung der Abgase, die an die Umgebung abgegeben werden.

Claims

Verbrennungsmotor, der mit einem Auspuff (2) zum Ableiten von Abgasen versehen ist, welcher Auspuff (2) mit einem Rußfilter (3) und einer inneren Einrichtung zum Erhitzen der Abgase versehen ist, bevor diese den Filter (3) passieren, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Einrichtung zum Erhitzen der Abgase einen Wärmetauscher (4) und einen Brenner (5) zum Verbrennen eines Brennstoffs umfasst, welcher Wärmetauscher (4) einen Teil des Auspuffs (2) und einen Teil der Ableitung (8, 81) zum Ableiten der Verbrennungsgase des Brenners (5) umfasst, wobei der Teil der Ableitung (8,81) und der Teil des Auspuffs (2) sich derart erstrecken, dass die Wärme der Verbrennungsgase an die Abgase übertragen werden kann.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Brenner (5) einen Brenner zum Verbrennen des Brennstoff des Verbrennungsmotors (1) umfasst.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ableitung (8) für die Verbrennungsgase des Brenners (5) eine Verbrennungskammer (81) umfasst, in der sich der Auspuff (2) erstreckt.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Verbrennungsmotor der Antriebsmotor (1) für ein Fahrzeug ist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–4, wobei der Antriebsmotor (1) ein Dieselmotor ist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–5, wobei die Ableitung (8) der Verbrennungsgase des Brenners (5) und der Auspuff (2) hinter dem Rußfilter (3) zusammenlaufen.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–6, wobei die Ableitung (8) der Verbrennungsgase des Brenners (5) einen zweiten Rußfilter (9) enthält.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–7, wobei der Brenner (5) eine innere Einrichtung für die Zufuhr von Brennstoff (6) und Sauerstoff (7) umfasst.
Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–8, wobei der Brenner (5) mit einem Steuerorgan zum Ausschalten des Brenners (5) verbunden ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, wobei das Steuerorgan mit einem Temperatursensor verbunden ist, der dazu eingerichtet ist, die Temperatur der Abgase zu messen.
Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 9 oder 10, wobei das Steuerorgan dazu eingerichtet ist, den Brenner (5) auszuschalten, wenn die Temperatur einen Schwellenwert überschreitet.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei der Schwellenwert zwischen 380°C und 550°C, vorzugsweise zwischen 450°C und 500°C liegt.
Verbrennungsmotor nach den Ansprüchen 9–12, wobei das Steuerorgan manuell zu betätigen ist.
Fahrzeug ausgestattet mit einem Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1–13, bei dem die Vorrichtung zum Erhitzen der Abgase einen zweiten Wärmetauscher (10) umfasst, welcher zweite Wärmetauscher (10) einen ersten Teil (21) des Auspuffs (2) umfasst, der sich zwischen dem Motor (1) und dem ersten Wärmetauscher (4) befindet, und einen zweiten Teil (11) des Auspuffs (2), der sich zwischen dem Rußfilter (3) und dem Ende des Auspuffs (2) befindet, wobei der erste und der zweite Teil (21, 11) sich in der Weise erstrecken, dass die Wärme der Abgase, die aus dem Rußfilter (3) heraustreten, an die Abgase übertragen werden kann, die aus dem Motor (1) heraustreten, bevor diese in den ersten Wärmetauscher (4) fließen.
Fahrzeug, ausgestattet mit einem Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 15.