DE2021663B2

DE2021663B2 - Nachverbrennungsanlage für die Abgase von mit einem Abgasturbolader versehenen Kolbenbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2021663B2
Application number: DE2021663A
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dr.-Ing. Klaue; Dr.-Ing. Reisacher Josef
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1970-05-02
Filing date: 1970-05-02
Publication date: 1974-06-06
Also published as: DE2021663C3; DE2021663A1

Description

liefert gleichzeitig Zusatzluft für die Nachverbrennung.

Solche Nachverbrennungsanlagen sind bekannt; sie

Die Erfindung betrifft eine Nachverbrennungsanlage für die Abgase von mit einem Abgasturbolader versehenen Kolbenbrennkraftmaschinen, wobei der Nachbrennkammer abgezweigte Ladeluft zugeführt wird.

Der Zweck einer solchen Anlage ist, die giftigen
nachbrennbaren Anteile von Kohlenoxyd und CH-Verbindungen in den Abgasen der Kolbenbrennkraftmaschinen durch Nachverbrennung zu beseitigen.
Der Abgasturbolader hat dabei nicht nur die Auf- 35 nungsanlage mit dem Abgasturbolader. Der dargestellte gäbe, den Verbrennungsmotor aufzuladen, sondern Abgasturbolader unterscheidet sich von den üblichen

vor allem dadurch, daß er ein Steuerorgan 2 aufweist, das mit seiner koaxialen trichterförmigen Scheibe 6 einen Teil der Austrittskanalfläche 9 des Turbinenweisen eine Brennkammer mit umfangreichem Zube- 40 laufrads 5 durch axiale Verschiebung versperren kann, hör auf. Es ist auch bekannt, die Zusatzluft durch Dadurch wird dem Turbolader ein gewisser Regeleine Strahlpumpe aus der Atmosphäre mit Hilfe der effekt überlagert, so daß bei zugestellter Scheibe 6 Auspuffgase anzusaugen, wobei mit axialer Abgaszuströmung der Treibstrahlquerschnitt durch eine Drosselscheibe gesteuert und das Gemisch in einem Aus- 45 Die zur Nachverbrennung zuzuführende Luft wird trittsdiffusor aufgefangen wird; siehe z. B. die öster- nach Fig. 2 über nicht dargestellte Einlaßbohrungen reichische Patentschrift 230 146.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die
Vorteile der Anlage mit Abgasturbolader — Aufladung der Brennkraftmaschine, Lieferung der Zusatz- 50 strömt (wie durch Pfeile angedeutet); die Luft mischt luft — mit einer Steuerungsmöglichkeit — wie bei sich zwischen der Austrittsfläche 9 des Laufrads und der österreichischen Patentschrift 230 146 — zu ver- der Regelscheibe 6 im Ringraum 10 dem Abgasstrom binden und gleichzeitig eine einfache und wirtschaft- bei. Ein Teil der Nachbrennluft wird durch die Schauliche Konstruktion unter Vermeidung einer getrennt feienden des Turbinenlaufrads mitgenommen, woangeordneten, in die Auspuffleitungen besonders ein- 55 durch die Vermischung zwischen Abgas, das aus dem gebauten Nachbrennkammer zu schaffen. Turbinenlaufrad austritt, und der Nachbrennluft be-

Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß bei der Nach- sonders gefördert wird. Die Nachbrennluft kann auch Verbrennungsanlage für die Abgase von mit einem teilweise durch den Ringspalt 12 in den Raum 11 Abgasturbolader versehenen Kolbenbrennkraftma- hinter der trichterförmigen Scheibe 6 geführt werden, schinen, wobei der Nachbrennkammer abgezweigte 60 so daß sie sich hinter dem durch Laufradaustritt und Ladeluft zugeführt wird, die axial gerichtete Aus- Scheibe gebildeten Querschnitt 15 dem Abgas-Lufttrittskanalfläche des im wesentlichen zentripetal Gemisch beimengt.

durchströmten Abgasturbinenlaufrads durch eine Es kann auch Nachbrennluft aus dem Raum 16 an

axial verschiebbare koaxiale trichterförmige Scheibe der Rückseite des Laufrads zugeführt werden. Dies • steuerbar ist und diese einen koaxialen Rohrstutzen 65 hat noch den Vorteil, daß das heiße Laufrad gekühlt trägt, in den die abgezweigte Ladeluft eingeführt wird, was gegebenenfalls die Verwendung eines we-

wird. niger warmfesten und damit billigeren Werkstoffs für

Weiterhin wird im Rahmen dieser Erfindung vor- das Laufrad gestattet.

höhere Drehzahlen und höhere Ladedrücke erreicht werden.

in den Raum 8 um das Regelorgan 2 herum eingeführt. Die Scheibe 6 trägt einen koaxialen Rohrstutzen 3, in den die Luft durch Bohrungen 13 ins Innere

Der in Fig. 2 dargestellte Abgasturbolader weist einen ringförmigen Turbinenaustrittsraum mit zentrifugaler Strömung auf, d. h. einen Radialdiffusor 4, in welchem die trichterförmige Scheibe 6 angeordnet ist. Dieser ringförmige Austrittsraum dient erfindungsgemäß als Nachbrennraum, wobei durch die ringför-"niige¹ AufspaTTüng^o'eT'Abgässtroms und die ringförmig dosierte Beimischung der Nachbrennluft eine möglichst vollkommene Verbrennung der giftigen Bestandteile erfolgt. Wenn die im Turbolader verdichtete Luft für die Nachverbrennung in einem Unterdruckgebiet 10 oder 15 dem Abgas beigemischt wird, ist für die Zumischung ein größeres Druckgefälle vorhanden als für die Aufladung des Motors. Das ist besonders vorteilhaft im Leerlauf, wo durch die Drosselklappe die Aufladung ohnehin zunichte gemacht wird.

Die Anlage nach der Erfindung hat den Vorteil, daß sie im Aufbau äußerst einfach und in der Konstruktion wirtschaftlich, leicht und raumsparend ist. Sie enthält eine Steuerungseinrichtung für das aus dem Turbinenlaufrad austretende Abgas in Verbindung mit der Zuführung der Ladeluft, die mit den übrigen Teilen der Abgasturbine unter Einsparung einer getrennt angeordneten Nachbrennkammer in vorteilhafter Weise zusammengebaut ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: gesehen, daß die trichterförmige Scheibe in einem als Nachbrennkammer dienenden ringförmigen Turbinenaustrittsraum mit zentrifugaler Strömung angeordnet ist. Fig. 1 zeigt zur Erläuterung der Erfindung ein Schaltschema der gesamten Anlage einer Kolbenbrennkraftmaschine mit Abgasturbolader und Nachverbrennung, F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungs-

1. Nachverbrennungsanlage für die Abgase von
mit einem Abgasturbolader versehenen Kolbenbrennkraftmaschinen, wobei der Nachbrennkammer abgezweigte Ladeluft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die axial gerichtete Austrittskanalfläche (9) des im wesentlichen zentripetal durchströmten Abgasturbinen- ίο gemäßen Nachverbrennungsanlage.

laufrads (5) durch eine axial verschiebbare ko- In F i g. 1 bedeutet M den Kolbenmotor, A die ab

axiale trichterförmige Scheibe (6) steuerbar ist und daß diese einen koaxialen Rohrstutzen (3) trägt, in den die abgezweigte Ladeluft eingeführt wird.

2. Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterförmige Scheibe (6) in einem als Nachbrennkammer dienenden ringförmigen Turbinenaustrittsraum (4) mit zentrifugaler Strömung angeordnet ist.

gasführenden Leitungen, L die luftführenden Leitungen. Vom Motor M werden die Abgase über den Wärmetauscher WT der Turbine T zugeführt, wo sie entspannt werden. Von der Turbine gelangen sie in die Nachbrennkammer NB. Die Turbine treibt den Verdichter V, der die Luft zu einem Verteiler U fördert. Die zur Nachverbrennung benötigte Luft geht über den Wärmetauscher WT, in dem sie mit Hilfe der Abgaswärme erhitzt wird, in die Nachbrennkammer NB, wo sie die giftigen Bestandteile des Abgases, nämlich das Kohlenoxyd und die CH-Verbindungen, verbrennt. Vom Verteiler U kann ein Teil der Luft zur Aufladung dem Motor M zugeführt

as werden. Bei Betriebszuständen, die außerhalb des Abgastestbereichs liegen bzw. bei denen eine Gefahr, daß giftige Bestandteile in schädlicher Menge im Abgas enthalten sind, nicht besteht, kann auch die gesamte Ladeluft zur Leistungssteigerung des Motors benutzt werden. Der Wärmetauscher WT kann auch fehlen; in diesem Fall gehen die Abgase direkt vom Motor zur Turbine und die Nachbrennluft vom Verteiler U direkt zur Nachbrennkammer NB.

F i g. 2 zeigt das Schnittbild der Nachverbren-