DE2024034C3

DE2024034C3 - Nachverbrennungsvorrichtung für Abgase

Info

Publication number: DE2024034C3
Application number: DE2024034A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr.-Ing. 7301 Zell Kofink
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1970-05-16
Filing date: 1970-05-16
Publication date: 1974-03-14
Also published as: DE2024034A1; US3737286A; FR2090848A5; DE2024034B2; GB1353512A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Nachverbrennungsvorlichtung für Abgase, insbesondere aus Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, mit einem längsdurch-Itrömten rohrförmigen Raum, in dem sich mindestens liber einem Teil seiner Länge ein von den Abgasen liufheizbares, wärmehaltendes Rohr oder Ringrohr erstreckt, das die Verbrennung aufrechterhält.

Es sind direkt hinter den Auspuffventilen eines Verbrennungsmotors angeordnete Anordnungen bekannt, die aus Wirbelkörpern und Wärmespeichertinrichtungen bestehen, welche in glühendem Zustand llie schädlichen Teile der durchströmenden Vcrbreniiungsgase vollständig verbrennen sollen. Dies soll llabei dadurch erreicht werden, daß das Verbrennungsgemisch der Brennkraftmaschinen mager ein- |estellt ist (7 =-- 1.05 ... 1.1), wodurch die Verbrenliungsgase mit einem gewissen Luftüberschuß austreten. Dei in den Verbrennungsgasen noch befind- . liehe Sauerstoff verbrennt bei diesen Einrichtungen mit den brennbaren Restgasen an den glühenden Teilen der Nachverbrennungseinrichtung. Die bekannten Nachverbrennungseinrichtungen haben den erheblichen Nachteil, daß sie von aufwendiger Bauweise sind und einen relativ hohen Druckverlust, d. h. Gegendruck, hinter den Auslaßventilen der Brennkraftmaschine erzeugen. Damit ist die Anwendung derartiger Einrichtungen begrenzt und bei Brennkraftmaschinen niederer bis mittlerer Leistung wegen des Leistungsverlusts teilweise ausgeschlossen.

Es sind weiterhin (deutsche Auslegeschrift I 301 lin) Vorrichtungen /um Nachverbrennen von Abgasen bekannt, bei denen die Zündeinrichtung für das nachzuverbrennende Gemisch als Hitzestaurohr ausgebildet ist. Bei diesen Anordnungen soll das Staurohr durch das ständige Ausströmen der Abgabe sowie durch Schwingungen im Hohlraum eine hoiic Temperatur annehmen. Dieses ist jedoch vtm Betriebszustand der Maschine abhängig, so daß zur Sicherstellung der für die Nachverbrennung erforderlichen Temperatur eine zusätzliche Heizung vorsehen ist. Mit einer Jerartigen Anordnung kann d.-.rch die Verwendung der zusätzlichen HeizqueH bzw. durch das erforderliche Aufheizen gerade der für die Nachverbrennung als Mittel der Abgasreinigung wichtige Bereich des Anfahrens des Molo;, nicht zur Reinigung erfaßt werden. Bis das Hit?·. staurohr auf die nötige Temperatur gebracht ir. findet demnach keine Reinigung statt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein.· Vorrichtung zur Nachverbrennung der brennbarer; Bestandteile von Abgasen aufzuzeigen, die infoh:·- eines sehr einfachen Aufbaus und geringen Aufwand über eine hohe Lebensdauer bei hohem Wirkung:- grad verfügt, die außerdem einfacher auszuwechse';: ist und die insbesondere bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge die Abgasreinigung beim Anfahre-: und bei niedriger Leistung optimal durchführt.

Diese Aufgabe wird bei einer ^^verbrennungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß das Rohr oder Ringrohr als allseits geschlossenes Wärmerohr ausgebildet ist, das an seiner Innenwand ein Kapillargewcbe trägt und zum Teil mit einer verdampfbaren Flüssigkeit, z. B. Natrium oder Kalium, gefüllt ist, die unter starkem Überdruck steht. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung werden die aufgezeigten Nachteile vermieden, indem z. B. in dem bereits vorhandenen Abgaskrümmer einer Brennkraftmaschine und/oder in das daran anschließende Abgasrohr, ohne dessen Abmessungen wesentlich zu ändern, ein Wärmerohr zentral eingebaut wird, das allseits von den Abgasen umströmt ist. Dabei kann das Wärmerohr auch als Wärmeringrohr ausgebildet sein oder mit einem Doppelmantel versehen werden. Das Wärmerohr hat die Eigenschaft, die Wärme mit einer etwa 10⁵fachen Leitfähigkeit von Kupfer zu transportieren, wodurch der Temperaturgradient über die ganze Länge des Warmerohrs nahezu gleich Null ist. Dieses Wärmerohr wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung durch die Abcase in extrem kurzer Zeit zum Glühen gebracht, wobei es über seiner ganzen Länge dieselbe Temperatur von z. B. 800 oder 1000° C aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird ferner erreicht, daß die Verbrennungsgase auf einer relativ langen Wegstrecke im Verlauf des Abgaskriimmers und'oder des Abgasrohrs mit dem glühenden Wärmerohr zur Reaktionsverbrennung in Berührung stehen, wodurch eine sehr gute Restverbrennung, insbesondere der CO- und NO-Anteile, erzielt wiru. Der einfache Aufbau der Anlage, die geringen Abmessungen und der kleine Druckverlust in den Abgasleitungen sind weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In einer Weiterfiihrung der vorliegenden Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß im durchströmten Raum das Wärmerohr in bekannter Weise tragende und eine Drallströmung hervorrufende Stege angeordnet sind. Hier-

durch wird erreicht, daß die Abgase, deren brennbare Bestandteile verbrannt werden sollen, eine längere Verweilzeit am glühenden Wärmerohr aufweisen.

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der durchströmte Raum in bekannter Weise von einem Würmescnutzmantel umgeben ist. Diese Maßnahme !3t insbesondere bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen besonders vorteilhaft, da hierdurch eine Aufheizung der Umgebung vermieden wird. Es kann außerdem der von dem Abgas durchströmte Raum als Doppelmantel ausgebildet sein. Auch diese Maßnahme ist im Hinblick auf die Wärmeisolation gegenüber der Anlage erforderlich.

Die vorliegende Erfindung eignet sich in besonderer Weise zur Anwendung in Kraftfahrzeugen und in Flugzeugen, bei denen der Anteil an brennbaren Bestandteilen des Abgases besonders hoch ist.

Schließlich kann auch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne besonderen Aufwand vor dem Wärmerohr zusätzlich Luft zugeführt werden. Dieses kann erfindungsgemäß dadurch erreicht verden, daß der durchströmte Raum in Strömungsrichtung vor dem Wärmerohr in bekannter Weise eine Anschlußstelle für Zusatzluft aufweist. L^;s ist auch die Anordnung eines LuftgehliKes oder von Schlitzen im Abgasiohr möglich, durch die nach dem Ljekiorprinzip Verbrennungsluft angesaugt wird. Einzelheiten der Erfindung sind an Hand des in der Zeichnung dargestellten Alisführungsbeispiels näher erläutert.

Das Ausführungsbeispiel stellt die ertindungsgemäße Einrichtung an einem Kraftfahrzeug dar. An den Abgaskrümmer 1 ist über den Flansch 2 das Abgasrohr 3 angeschlossen. Im vom Abgas durchströmten Raum 4 ist das Wärmerohr bzw. das Wärmeringrohr 5 angeordnet. Stege 6, die als Drallkörper 7 ausgebildet sind, halten das Wärmerohr 5 in der vorgesehenen Lage und bringen das Abgas beim Umströmen des Wärmerohrs 5 mit diesem in innige Berührung. Für Anordnungen, bei denen sich als zweckmäßig erweist, noch zusätzlich Verbrennungsluft zuzuführen, kann, in Strömungsrich'ung gesehen, vor dem Wärmeroh: noch ein Stutzen 9 am

ao Abgasrohr oder am Abgask.immer 1 vorgesehen sein, an den ein Luftgebläse anzuschließen ist. Ein Wärmeschutzmantel 8 verhindert unerwünschte Wärmeabstrahlung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

1. Nachverbrennung*¹, orriehiung tür Abgase, insbesondere aus Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, mit einem längsdurchströmten rohrförmigen Raum, in dem sich mindestens über einen Teil seiner Länge ein von den Abgasen aufheizbares, wärmehaltendes Rohr oder Ringrohr erstreckt, das die Verbrennung aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr oder Ringrohr als allseits geschlossenes Wärmerohr (5) ausgebildet ist, das an seiner Innenwand ein Kapillargewebe trägt und zum Teil mit einer verdampfbaren Flüssigkeit, z. B. Natrium oder Kalium, gefüllt ist, die unter starkem Unterdruck steht.

2. Nachver'vennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im durchströmten Raum (4) das Wärmerohr in bekannter Weise tragende und eine Drallstörung hervorrufende Stege (6, 7) angeordnet sind.

3. Nachverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der durchströmte Raum in bekannter Weise von einem Wärmeschutzmantel (8) umgeben ist.

4. Nachverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 od"r 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durchströmte Raum in Strömungsrichtung vor dem Wärmerohr in bekannter Weise eine Anschlußstelle (9) für Zusatzluft aufweist.