DE2033794A1

DE2033794A1 - Verfahren zur Abgasentgiftung an Otto-Motoren und Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2033794A1
Application number: DE19702033794
Authority: DE
Inventors: Josef Dr.-Ing.; Klaue Hans-Joachim Dr.-Ing.; 6710 Frankenthal. M Reisacher
Original assignee: Kuehnle Kopp and Kausch AG
Current assignee: Howden Turbo GmbH
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1970-07-08
Publication date: 1972-01-27
Also published as: DE2033794C3; DE2033794B2

Description

3 e,s c h r e i b u n'g Verfahren zur Äbgasentgiftung an Otto-Notoren und Anlage zur Xurchfuhrung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abgasentgiftung an Otto-Motoren und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Der Zweck eines solchen Verfahrens ist, die giftigen noch brennbaren Anteile von ao- und GH-Verbindungen in den Abgasen des Otto-Motors durch eine Nachverbrennung zu beseitigen. Solche Verfahren bzw. Anlagen sind bekannt als Nachbrennanlagen, welche mit dem Auspuffleitungssystem des Otto-Motors verbunden sind. Die bekannten Anlagen haben den Nachteil, daß sie eine Brennkammer mit umfangreichem Zubehör benötigen, insbesondere auch eine Luftförderpumpe, die die zur Verbrennung erforderliche Luft herbeischafft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entgiftungsverfahren zu finden bzw. eine Anlage zu entwickeln, die einfacher und demgemß billiger sind als die bekannten Nachverbrennungsanlagen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem die Abgase in einem Drallerzeuger mit anschließendem Diffusor so weit entspannt werden, daß der entstehende Unterdruck die zur Nachverbrennung erforderliche Luft ansaugt, 9 wobei eine innige Durchmischung von Abgas und Luft erfolgt, und daß in dem Diffusor, in dem der Druck wieder arLsteigt9 auch die Nachverbrennung stattfindet.
In einer Weiterentwicklung des Verfahrens wird außerdem im Abgasweg zwischen Motor und besagtem Drallerzeuger ein Wärmetauscher eingeschaltet, der die zur Nachverbrennung erforderliche Luft vorwärmt.
Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus einem mit Leitschaufeln versehenen Drallerzeuger besteht, dem ein als Nachbrennraum dienender Radialdiffusor nachgeschaltet ist, und daß eine Vorrichtung zur Zuführung der Verbrennungsluft am Drallerzeugeraustritt angeordnet ist.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis 3 im folgenden zusätzlich erläutert: Fig. 1 zeigt ein Schaltschema des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel einer erfindiingsgemäßen Anlage als Schnittbild des Drallerzeugers mit einem Ringdiffusor dar.
Fig. 3 zeigt beispielsweise die Schaufelabwicklung des Drallerzeugers im ZylinderschnittO In Fig. 1 bedeutet M den Kolbenmotore A die abgasführenden Beitungen, L die luftführenden Leitungen. Vom Motor M werden die Abgase über den Wärmetauscher WT dem Drallerzeuger DE zugeführt, wo sie entspannt werden. Anschließend gelangen sie in den Nachbrenner NB, zu dem der Diffusor ausgebildet ist. Die zur Nachverbrennung benötigte Luft geht über den Wärmetauscher WT, in dem sie mit Hilfe der Abgaswärme erhitzt wird, zum Drallerzeuger DE und von dort - sich mit den Abgasen innig mischend - in den Nachbrenner, wo die giftigen Bestandteile des Abgases, 00- und CH-Verbindungen, verbrannt werden.
Fig. 2 zeigt das Schnittbild eines Ausführungsbeispiels des Drallerzeugers 1 mit einem Radialdiffusor 2 und einer Regeleinrichtung 3. Die Regeleinrichtung ermöglicht mittels der axial verschiebbaren Regelscheibe 4 eine Verkleinerung des effektiven Austrittsquerschnittes 9 aus dem Drallerzeuger 1.
Der Drallerzeuger 1 wird unmittelbar, z.B. mit dem Flansch 5, mit der Auspuffleitung verbunden. Die vom Motor kommenden Abgase strdmen durch den Drallerzeuger und werden dabei durch die Leitschaufeln 6 (Fig. 3) in Rotation versetzt. Ihre Geschwindigkeit nimmt je nach Stellung der Regelscheibe 4 mehr oder weniger stark zu.
Dabei kann nach dem Satz von Bernoulli der statische Druck etwa im Querschnitt 9 so weit absinken, daß die Luft durch den Schlitz am Umfang der Regelacheibe 4 angesaugt wird. Die Luft kann, wie durch die Pfeile 8 angedeutet, herangeführt werden, nachdem sie vorzugsweise in einem nicht dargestellten Wärmetauscher erhitzt wurde.
Das Abgas-Luftgemisch tritt anschließend mit starkem Drall in den Radialdiffusor 2 ein, der gleichzeitig als Nachbrennraum dient.
Durch die innige Vermischung der Abgase mit der Luft aufgrund der durch den heftigen Drall bewirkten starken Verwirbelung ergibt sich eine fast vollkommene Verbrennung der giftigen CO- und OH-Bestandteile der Abgase. Eine besondere Luftpumpe ist nicht erforderlich.
Die Regelung des Dralles durch die Scheibe 4- läßt eine optimale Einstellung einerseits der angesaugten Luftmenge, andererseits des Abgasgegendruckes am Motor zu.
Es können ferner an dem als Brennraum ausgebildeten Diffusor 2 Einrichtungen vorgesehen werden, welche eine Erst zündung und/oder eine Stabilisierung der Flammen in kritischen Betriebszuständen ermöglichen.
Bei einer nicht dargestellten beispielhaften Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem Wärmetauscher im Abgas- bzw. Luft weg wurde es als vorteilhaft gefunden, einen Teil der Auspuffleitung oder/und des Gehäuses des Drallerzeugers und des Radialdiffusors als heiße Seite des Wärmetauschers für die Nachbrennluft auszubilden.
Das Verfahren und die Anlage zur Abgasentgiftung nach d er Erfindung haben den großen Vorteil, daß die verschiedenen Funktionen auf kleinstem Raum mit der geringsten Zahl von Einzelteilen und ohne bewegliche Teile für die wesentlichsten Punktionen erfüllt werden. Hierzu sind keine Zubehörteile für die Förderung der Luft erforderlich. Die Anlage wird dadurch einfach und billig und ihr Betrieb sicher und wirtschaftlich.

Claims

P a t e n t a n 8 p r ü c h e

Verfahren zur Abgasentgiftung an Otto-Motoren und einlage zur Dur¢hiSiiBrung des Verfahrens 1. Verfahren zur Abgasentgiftung an Otto-Motoren durch Nschverbrennung der Abgase außerhalb des Motors, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase in einem Drallerzeuger mit anschließendem Diffusor entspannt werden und daß die Verbrennungsluft durch den entstehenden Unterdruck angesaugt wird, worauf in dem Diffusor, in dem der Druck wieder ansteigt, die Nachverbrennung stattfindet.
2.. Verfahren zur Abgasentgiftung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgasweg zwischen Motor und Drallerzeuger ein Wärmetauscher eingeschaltet ist, der die Verbrennungsluft erwärmt bevor sie dem Nachbrenner zugeführt wird.
3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem mit Leitschaufeln (6) versehenen Drallerzeuger (1) besteht, dem ein als Nachbrennraum dienender Radialdiffusor (2) nachges¢haltet ist, und daß eine Vorrichtung (4, 7) zur Zuführung der Verbrennungsluft am Drallerzeugerauetritt angeordnet ist.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelvorrichtung (3) zur Veränderung des Austrittsquerschnittes des Drallerzeugers vorgesehen ist.
5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, -daß gegenüber dem Austritt des Drall erzeugers eine axial verschiebbare Regelscheibe (4) vorgesehen ist.
6. Anlage nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft durch Schlitze (7) am Umfang der Regelvorrichtung (4) dem Abgasstrom beigemischt wird.
7. Anlage nach Anspruch 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Nachverbrennung im wesentlichen im Radialdiffusor (2) erfolgt,
8. Anlage nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Radialdiffusor (2) Einrichtungen vorgesehen sind, welche eine Erstzündung und/oder eine Stabilisierung der Flamme in kritischen Betriebsbereichen ermöglichen.
9. Anlage nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Auspuffleitung oder/und des Gehäuses des Drallerzeugers und des Radialdiffuso'ru als Wärmetauecher für die Naehbretaluft auægebildet ist.