DE2031331A1

DE2031331A1 - Anordnung zur Steuerung der Emission eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE2031331A1
Application number: DE19702031331
Authority: DE
Inventors: James W Alexandria va Mc Crockhng (V St A)
Original assignee: Appca. Ine , Springfield, Va (VStA)
Priority date: 1969-06-25
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1971-01-14
Also published as: FR2051277A5; US3603081A

Description

Or. O. Diftmann K. L. Schiff Dr. A. v.Tüner Γ-ίρΙ. .ng. P. Strehl

Patentanwälte ■

S München 90, Mariahilfplatz 2 & 3, Telefon 45 40 40

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unsere Akte M-K597 PS/KLS/IS

EmXssIon

-.eines Vex¹ ftr.ennüiigamotογβ

Priorität: 25. Juni 1969» ^.-S.A^ Hr.-836,471 ^

Dor Äusöfco/3 "voa imyurbraimlteü■ Kohlsnv/asaerßfcoff- unü ■Kohleninon-oiJLd-Kompöfienfcen in den Abgayen von Yerbrennungsmotoren bildet an .violon Orten bekanntlich eine ilauptquelle der Luftverschmutzung, und «s sind verschiedene Vorschläge gemacht, wöjfdan, um den ff ehalt dieser Emisaion zu recluzloren_o

Die boi Kraft-Cahi-'neugen■ vorwondelicn ferbrennungsmofcoren werden-über'einen waifcon Bereich von Laat- und I'lotordrehaahl" Bedingungen-betrieben, von denen mehrere zur Emission hoher Antßiiü von lui/örbrannfceii RohIenwaöüerst;offen uäd 'Kohlenmonoxid in-dom M.stofabgua besonders bottragen» t'atisäeiilioh

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srgifot .fast jf;dei? iteoiüsteesuatanä. außnrdea hei fcosstsmler Drehzahl tmJ ynäölg^r Last unKt-lässige y©rie 9όϊλ Ljrverbrazmten Κ.·ίί- L5aw-.i3f.e--estr0i".fQn uM Kohlenmonoxid In äern Al-gn.$_a Ma

produ_äii.5i*iin_v s^dgen Jeiocii tm^erBchiedlicha und efgenartiga Charaktisristllten, di« nwar individuell behandelt werden kS ten, di>i jeelonh sum-dist Versuche anegelöst haben, äks zielben, ein einsiges iierät odsr System zur itediialorung eier EmissLon auf aulässige Werte für ßänrteliütis Bet^Iötesustäiiäe zu schaffen, So kann zum Beispiel ein System» äms die lhaission bei Leerlauf dea Motors ohne Last reduziert, in Bstriefesgiu-* ständen der Beschleunigung unter Last, der* Verzögerung unter Last und so weiter vollständig ungeeignet sei».

Zusätzlich werden durch den jeweils vorausgegangenen Motprbetrieb v/eitere Variablen, eingeführt, wao weitere Sehwio« rigkeifcen mit sich bririgi;» Beispielsweise sind die ProbleraQ_e P dlo bei der Steuerung der Smismion von urrirerbrannteii Kohlen»

Wasserstoffen und Kohlenmonoxid bei einem .nach langer Betriebnpause gestarteten und daher verhältnismäßig "kalt" arbeits-den Motor auftreten, «pezlflsph verschieden von den Problemen, die bei dem gleichen Motor nach Erreichen der Betriebstemperatur bestehen.

Außerdem muß ein Vorschlag - wie Imiaöx ar Xxtatt&tttxt 1st- nicht nur hinsieht lieh der Euiaeionsefceuerit^^ A sein; er miiiJ auch :>r^ir>5!glichen, daß der Motor mit im

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lichen seinem ursprünglichen Wirkungsgrad weiter betriebtn wird, ohne auflergev/öhnXieh viel Wartung zu erfordern· Zusätzlich muß all dies in den Grenzen annehmbarer Ausgangs*©»ten erreicht werden.

Ziel der Erfindung ist also eine Einrichtung zur Reduzierung der Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid im Abgas eines Verbrennungsmotors auf »uläßsige Werte, die unter den gegensätzlichsten Umständen oder Bedingungen des Hotorbetriebe arbeitet· Die einströmende luft wird dabei wirksam vorgewärmt und mit dem einströmenden Abgas in einer Mischkammer gemischt, die einen das Gemisch in eine Zttndzone abgebenden Sxpansionsabschnltt umfaßt« Sie Zilndzone enthält mehrere über den umfang verteilte Plammen-HalteetSbe sowie ein oder mehrere Zündvorrichtungen, etwa GlÜhkerzen, wobei die Zündvorrichtung die Verbrennung einleitet und die Haltestäbe die Flamme aufrechterhalten. Eine Ströniungs-Umlcehreinrichtung für das verbrennende Gas kann verwendet werden₍ um die Wand 'eines InnengehÜuoes heiß zu halten« ao daß die zwischen der Wand des Innengehäuses und der Wand einee Außengehäuses einstrümcncle Luft vorerwännt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden BeiTchreibung clnefl. bevorzugten AusfdhrungsbeilP anlinnd äc.r Znich-nungonj darin kg J g

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Fig. 1 einen I&ngseohnitt durch die erflndiingßgsMäU gebaute Einrichtung;
Fig· 2 einen Querschnitt in der "Ebene der Linie 2-2 der Fig. 1; und

Pig· 3 einen Querschnitt in der Sbe&e der Linie 3-3 der Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Einrichtung ein AuÖengehäuße mit einer rohrförmigen Seitenwand 12 und entgegengesetzten Stirnwänden 14 und 16, von denen die erster« mittels eines über Befestigungselemente 20 an der Wand 12 befestigten Ringflansches 18 abnehmbar angebracht ist« In dem Außengehäuse iat ein generell mit 22 bezeichnetes Innengehäuse mit einer rohrförmigen Seitenwand 24 angeordnet, die mit im wesentlichen gleichmäßigem Abstand von der Seitenwand 12 nach innen versetat ist, während die StirnwBnde 26 und id des Innen« gehäu&es 22 jeweils von den entsprechenden Stirnwänden 14 und 16 des AuSangahäiwaee 10 nach innen versetat sind.

Der Abstand awisehen den Wänden 16 und 23 bildet eine Einlaßkammer 30, in die Luft durch einen tangential angeordneten Stutzen 32 eingepumpt wird, so daß in der Kammer 30 ein Wirbelvorgang entsteht. Die Wunde 12 und 24 bilden miteinander einen Kanal, und die Wand 24 ißt auf ihrer Außenseite mit einem schraubenförmig verlaufenden Draht 34 oder dergleichen

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vereehen» der its wesentlichen den Abstand zwischen der Außenseite der Wand 24 und der Innenseite der Wand 12 überbrückt» somit eine Fortsetzung dee Wirbelweges bildet und den wirksamen Weg für die über die Außenwand 24 des Innengehäutes einströmende Luft verlängert« Auf diese Art und Weise wird die einströmende liui't auf eine Temperatur in der Größenordnung von mindestens etwa 540° C erwärmt·

Die einströmende Luft wird in eine zwischen den Wänden 14 und 26 gebildete Verteilerkammer 36 abgegeben und strömt von dort in daß Einlaßende des Innengehäusee 22 über einen Ringkanal 33, der sswischen dem inneren Ende einer EinlaßIo.-■bung 40 und dem Einladende einer generell mit 42 bezeichneten Mischkammer gebildet ist. Die einströmend© luft und die Ab« gase werden also in dem zylindrischen Abschnitt 44 der
fcammer gemischt und sofort in den EKpansions
der Einrichtung 42 eingeführt. Der Äpaneiongabaqimitt wird von divergierenden Kuppen 46-gebildet« die"bis zu einem Bncl· .flaaeoh' 48 der Binrichtung 42 verlaufen« Bei? -flanseSi 4S er*· streckt aloh raöial nach außen und steht ©it der Iina©aseite^: der.'lnnengehälaeevand 24 in Berfiarung« . . . . ^.

Knapp-stromabwärts'von der -Miseh&inriehtung 4.2-.sind-meh«· Hill, sen 50 über-den OSnfang; verteilt, 'die duroh-oiltslnander Öffnwage» in Äea.-Wände»--,12--iia4 Z4

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in diese eingeschweißt sind. Diene Hülsen di@nea ms Aitfnahm® einer Reihe von mit Außengewinde Yerseaenan Sti§p8@l©3.©8aenträ 52 aur Aufnahme der Zündeinrichtungen» Auf dies® Weise kennen ein oder mehrere Plaamen-Haltestg.b® 54 montier! uM' mindestens eine Sund- oder ölflakerz® §6 vorges@fet©a m®M® Ä© Flammen-Kaltestäbe 54 und &i® Stoßvorrichtung den Stöpseln 52 auswechs@itar ge&aiteii imi nach innen, wie dies am tasten aus FIg₀ 2 ©rsi'sktiieb 1st Indem das Oasgemisch durcb den tob

so daß die Gase selbst -w&&s äen

Entsanden auf einer Seaf©ff&tm^ vtm niaiest©®©" 931 werden und im "bre»»©»!« üüptasi ia äi@.H11,gä© 60 Diese Hülse kenn mittels ©in©® IiBg^s S5 as <ä®£ Jmmmmmlt® der Wand 24 lef

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dieser und der Wand 24

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Munge-üBkehreinrichtung wird von der Hülse 60 alttels in Abstand voneinander angeordneter Laschen 68 und 70 getragen und iet a* Au8engehSu8e olttels eines ϊ-ftfjnigen Bleaentee 72 befestigt, das außerdem for gleichmäßige Streuung Über den Querschnitt der «wischen den Hanteln 60« 66 und 24 gebildeten Kanäle sorgt» Ton der Stirnwand 28 des Xnnengehäu· see 22 aus regt eine AuslftSleitung 76 durch die Stirnwand des AufiengehSuses·

Die einströmende luft wird von einer Puape augeftihrt» die pit einer der Motordrehsahl gleichen oder proportionalen Drehzahl betrieben wird und ausreichende Eapaaität hat, vm unter allen Betriebsbedingungen die erfOrderliehe Xjuftnenge zu liefern. Ba die StrSaungsnienge an Abgasen nicht nur von der Motordrehzahl, sondern auch von der Hotorlaet abhängt» kann das ?ördervolumen der Pumpe für die einstr&nende Luft als Funktion des Ansaugunterdruelcs sowie als Punktion der Hotordrehsahl gesteuert werden. Idealerwelse liefert die Pumpe gerade diejenige Lxtftmenge, die die theoretisch vollständige Verbrennung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid in den Abgas ia wesentlichen sicherstellt·

Die vorliegende Brflüftung beschrankt sieh nicht auf die oben beschriebenen speslellen Elemente, sondern unfeJt auch

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Abwandlungen« Beispielsweise können die Eineelteile serlegbar susamengebaut oder auch ohne Schraubverbindungen vollständig miteinander verschweißt sein« Die Zttodvorriohtung und die VlaouienoHalteetäbe können in das Gehäuse eingeschraubt oder pernanent eingesetzt sein· Auch der echraubenfttraige Luftkanal kann auf andere Art als durch die beechriebene Yerwendung eines Drahtes gebildet sein·

Patentansprüche BAD ORIGINAL

Claims

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P a te nttBBPfUo fa e

T '^ ■■■■ ^:

1Jlachverbrennunge-Binrichtung 4ur Bewirkung der la weaentlichen vollständigen Verbrennung von unverbrannten Kohlen· Wasserstoffen und Kohlenmonoxid, wie sie im Abgas tob Ttrtorennungsttotoren vorliegen können» geJcsAQiilctin e t duroh ein längliohes Öahäuea (10) alt eine» AbfM-elnl«e (40) am einen Sode covie einen Abgaeftuelaö (76) und einer ainlaßkejwer (30) sa anderen Bnde; ein* linriohtung (32), die einaträmende die Verbrennung ynterÄteende IuXt wirbelnd in die linl*Äk»?«er einitiiirt; eiase ferbreiyauB««- kjwaer (42), di* -tm ein·» jftid· «it de» linlej und an anderen Bnd· mit des AueleJ in Verbindung «tent und etroe»»- wärte von den Sinlftf einen divergierenden Abeehnitt (46) •ufwtiitj eine Kanalftnordnung, die die einitröMende luft Ton der Binlaiicejmer su des betagten einen Sud· de· Gehäuee* unter Wäraemuetauech ipiralformif vm die ftJrbreanungekweer führt und ein·» twaml (36) ueiaft, de« «it de« AbgaeelnleJ etromaufwärte von der Verbrennungekiamr in Verbindung steht; sowie eine stromabwärts und in der Iahe dee divergierenden Abeeh&ltt» der VerbrennungekaaMer angeordnete Zündeinrichtung zur Verbrennung dee öeraiaohee aus Abgas und einetrömender I«ft, die eine Zündvorrichtung (56) sum Zünden des eemisohes und einen Flammtm-Halteetab zur Aufrechterhaltung der Verbrennung des Gemiechte umfaßt.

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2. Kombiniert« Schalldämpfung«- und Machverbreiutiiiigs-Binrlohtung fur Bewirkung der im wesentlichen vollständigen Verbrennung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid _v wie sie in Abgas eines Verbrennungsmotors vorliegen können, gekennzeichnet dureh ein umsohliefiendes längliches AuBengehKuse (10)ι ein in diesen angeordnetes längliches Xnneogehiuse (22)_r wobei Innen» und AuSengehauee jeweils rohrfermlge Wandt (12· 24) aufweisen, die mit im wesentlichen gleichmäßige* Abstand voneinander angeordnet sind und Über die Länge des Aaeemgehittse· einen Kanal bilden; eine Abgas-Bintadlelfiviff (40), die das AufengebJluee an einem Bude durohsetst und in da* enteoreehende ende dee Xnnengehftuees mftndets eine Vurbvennmngskeiiaer (42) mit einem rehrfSrmigen Blnlaienl· (44) ₉ das durch das besagte eine lade der Znnenkamme? aSmdurearagt, das innere Bnd« der Binlafil*it«»g in Xtmtsaa umgibt und mit dem einen Snde des AueengsHftueee in TereinAung steht; eine Binriehtung (32) lur Binfilhruag vom Stuft in das besagte andere Snde des Aueengehiuees« die duson den Kanal und in die ?erbrennung9kammeff durch deren BSnlaeende hindureh eträmt und β ich dabei mit dem Abgas niroht; eine in der Xähe eines divergierenden inneren Ende» (46) der verbrennungskammer angeordnete Zündeinrlelatiane ($2» 9S) $ eine stromabwärts von der Verbreiaiungekaismer sjige&ff&nete Strömungs-Omkehreinriohtung (64) mit einer

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Prallplatte (62) und eines rohrförmigen Mantel (66), der gegenüber der rohrförmigen Wand des Innengehätts· nach in« nen versetzt ist und eich in Richtung des besagten einen aides dee Innengehauses erstreckt; eine in den Mantel eingesetzte Hülse (60), die das verbrennende Oae aus der Verbrennungskammer gegen die Prallplatte richtet und Bit den Hantel einen Kanal bildet* der das Terbrennende Oae umkehrt und in den Zwischenraum zwischen den Mantel und der rohrförmigen Wand des Innengehäuses leitetf sowie eine Auslaßleitung (76), die Ton de» besagten anderen Ende des Innengehäuses aus durch das Aufiengehaue· verläuft.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k β η η -« e i c η η et, daß die Zündeinrichtung mehrere an Umfang ▼erteilte und radial naoh innen gerichtete Flaomen-Halteatäbe (54) sowie eine von außen beaufschlagte Zündvorrichtung (56) umfaßt.

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