DE2055001C3

DE2055001C3 - Post-combustion device with a reverse flow combustion chamber

Info

Publication number: DE2055001C3
Application number: DE19702055001
Authority: DE
Inventors: Hans Karl Dr. 7891 Kuessaberg Leistritz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-11-09
Filing date: 1970-11-09
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2055001A1; DE2055001B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachverbrennungsvorrichtung für die Abgase von Brennkraftmaschinen, mit mindestens einer Umkehrströmungsbrennkammer, bestehend aus einem primären Brenn- oder Mischraum, einem sekundären Brennraum größeren Querschnitts mit einer die Umkehrung der Abgasströmung bewirkenden Umkehrwand, einem tertiären, im Gegenstrom zum Brenn- oder Mischraum durchflossenen Brennkammerverlängerungsraum, der den primären Brenn- oder Mischraum ringförmig umschließt, und einem Zündfunkenerzeuger.The invention relates to an afterburning device for the exhaust gases from internal combustion engines, with at least one reverse flow combustion chamber consisting of a primary combustion or Mixing chamber, a secondary combustion chamber of larger cross-section with a reversal of the exhaust gas flow effecting reversal wall, a tertiary, in countercurrent to the combustion or mixing chamber through which the combustion chamber extension space flows through, which forms the primary combustion or mixing space in a ring shape enclosing, and a spark generator.

Bei einem bekannten Nachbrenner dieser Art (OE-PS 248802 Fig. 2) ist vorgesehen, für Betriebszustände mit erhöhtem Abgasanfall stromaufwärts des sekundären Brennraums zusätzliche Nachverbrennungsluft zuzuführen. Diese Position von zusätzlich eingebrachter Nachverbrennungsluft ist zwar geeignet, den Ausbrand großer Abgasmengen zu fördern, nicht aber, die Ausbrandbedingungen für die Gesamtheit aller Betriebszustände zu verbessern.In a known afterburner of this type (OE-PS 248802 Fig. 2) is provided for operating conditions with an increased amount of exhaust gas upstream of the secondary combustion chamber, additional post-combustion air to feed. This position of additionally introduced post-combustion air is suitable to promote the burnout of large amounts of exhaust gas, but not the burnout conditions for the whole to improve all operating conditions.

Infolgedessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ausgehend von Nachbrennern der eingangs bezeichneten bekannten Gattung eine zusätzliche Nachverbrennungsluftmenge an einer für den Verbrennungsablauf bei Umkehrströmungsbrennkammern optimalen Stelle zuzuführen und für ihre richtige Dosierung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu sorgen, wobei zugleich eine sichere Zündung der Nachverbrennung für alle Betriebszustände erreicht werden soll.As a result, the invention is based on the object, based on afterburners of the initially designated known genus an additional amount of afterburning air to one for the combustion process in the case of reverse flow combustion chambers to feed optimal location and for their correct To ensure dosage depending on the operating state of the internal combustion engine, at the same time a safe ignition of the afterburning is to be achieved for all operating states.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 als kennzeichnend angeführten Merk-This object is achieved according to the invention by the features cited as characterizing in claim 1

male gelöst. Durch die US-PS 2263318 ist schon eine Nach verbrennungsvorrichtung bekannt, bei der für einen, hier im Auspuffsammler angeordneten, Lufteinströmraum das Merkmal b des vorstehenden Anspruchs 1 für sich verwirklicht ist. Hier ist jedoch dietimes solved. By the US-PS 2263318 a after combustion device is already known in which for one, arranged here in the exhaust manifold, air inflow space, feature b of the preceding claim 1 is realized in itself. However, here is that

is Nachverbrennung unmittelbar hinter den Auslaßventilen der Brennkraftmaschine vorgesehen, womit gänzlich andere Verhältnisse vorliegen als bei der erfindungsgemäßen Nachverbrennungsvorrichtung. Bei letzterer wird von dem Gemenge von Abgas und Luft ausgegangen, das aus dem primären Brenn- oder Mischraum in Richtung zur Umkehrwand slrömt.is post-combustion immediately after the exhaust valves the internal combustion engine is provided, which means that the situation is completely different from the one according to the invention Afterburning device. The latter is made up of the mixture of exhaust gas and air assumed that the primary combustion or mixing chamber flows in the direction of the reversing wall.

Durch die Arbeiten von Kurt Rummel und Mitarbeitern, mitgeteilt im Archiv für das Eisenhüttenwesen, Heft Mai 1937 bis Heft November 1937, war ganz allgemein für Feuerungen die Bedeutung von Prallwänden für den Mischprozeß von Gasen mit Luft untersucht und zugleich die überragende Bedeutung einer Schrägstellung der Gas- und Luftstrahlen gegeneinander für die Verkürzung des EndausbrandesThrough the work of Kurt Rummel and his colleagues, communicated in the archive for the iron and steel industry, Issue May 1937 to Issue November 1937, was the meaning of baffle walls in general for furnaces investigated for the mixing process of gases with air and at the same time the paramount importance of a Inclination of the gas and air jets against each other to shorten the final burnout

ίο nachgewiesen worden. Da diesen Modellversuchen problemlose Brennenergien und Feuerräume zugrunde lagen, war es dem Anmelder zunächst durch die Hinzufügung der Umkehrströmumg zum Flächenaufprall, den z. B. auch Drosselblenden liefern können, gelungen, geeignete Verweilzeitbedingungen noch ohne besondere Berücksichtigung der nötigen Feuerraumgröße zu erzielen. Mit der vorliegenden Erfindung ist es darüber hinaus mittels der Luftdurchlässe 8, vgl. das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel, gelungen, in die liirkehrströmungsbrennkammer eine konstruktive Anordnung zu integrieren, welche es erlaubt, den seit Rummel erkannten Faktor der Schrägstellung von Gas- und Luftstrahlen für eine optimale Endausbrandverkürzung zur Wirkung zu bringen. Durch Gebläseeinsatz ist es bei großen Abgasmengen außerdem möglich, die Geschwindigkeit der bei den Luftdurchlässen 8 schräg in das Abgas einfallenden Luftstrahlen so zu wählen, daß sie nicht zerflattern, da dies die Ausbrandlänge wiederum erhöhen würde. Daß abgesehen von der geschilderten Schrägstellung auch der reine Mischfaktor durch diese konstruktive Anordnung optimiert wurde, ergibt sich erstens daraus, daß die Beimischung der Luftstrahlen in einem Zeitpunkt erfolgt, in dem der aus dem Brenn- oder Mischraum la auslaufende Gasballen der vorherigen balligen Form) flächigen Abströmung in Richtung Brennkammerverlängerungsraum 3a angenommen hat, so daß die Durchmischung jeden Teil des Gasvolumens ergreift.ίο has been proven. Since these model tests were based on problem-free combustion energies and combustion chambers, the applicant was initially able to do so by adding the reverse flow to the surface impact, the z. B. can also supply throttle orifices, succeeded in achieving suitable residence time conditions without special consideration of the necessary combustion chamber size. With the present invention, by means of the air passages 8, cf. to bring an optimal reduction in final burnout to effect. By using a blower, it is also possible with large amounts of exhaust gas to select the speed of the air jets falling obliquely into the exhaust gas at the air passages 8 so that they do not flutter, as this would in turn increase the burnout length. The fact that, apart from the described inclination, the pure mixing factor has also been optimized by this structural arrangement, results firstly from the fact that the air jets are mixed in at a point in time when the gas ball of the previous convex shape emerging from the combustion or mixing chamber la is flat Has assumed outflow in the direction of the combustion chamber extension chamber 3a , so that the mixing takes hold of every part of the gas volume.

Zweitens erfolgt die Lösung eines der bisher schwierigsten Mischprobleme bei Luftinjektoren, die stromaufwärts einer Mischstrecke (= Brenn- oder Mischraum la) Abgasstrahlen als treibende Medien aufweisen: letztere treffen nämlich vom Kaltstart an vor dem nachlaufenden Luftstrahlenbündel in den Brennräumen ein und indem sie nunmehr im Umkehrwandbereich 5a auf eine unabhängig vom stromaufwärts des Mischraums la angeordneten Luftinjek-Second, the solution to one of the most difficult mixing problems to date with air injectors is the upstream a mixing section (= combustion or mixing chamber la) exhaust gas jets as driving media have: the latter hit namely from the cold start in front of the trailing bundle of air jets in the Combustion chambers and in that they are now in the reversal wall area 5a on an independent of the upstream of the mixing space la arranged air injection

tor zugeführte Luftmenge auftreffen, sind Nachbrenner- und Motorstart unter allen klimatischen Bedingungen zeitlich harmonisierbar. Daß das bei den Luftdurchlässen 8 in den sekundären und den tertiären Brennraum eingebrachte Luftquantum eine Äquivalenz zur mengenmäßigen Abgasbeschickung des Nachbrenners aufweist, besorgt bei Kleinmotoren die Dimensionierung der Leitung 14 im Zusammenhang mit einem Gebläse, das abhängig von der Motordrehzahl arbeüet, und bei Motoren größeren Hubraums eine stromaufwärts des Lufteinlasses 14 angeordnete Drosselklappe, die in Abhängigkeit von dem Regelorgan des Motors arbeitet, das dessen Füllungsgrad steuert.the amount of air supplied to the gate, afterburner and engine start can be harmonized in terms of time under all climatic conditions. That that with the Air passages 8 in the secondary and the tertiary combustion chamber introduced air quantum one Has equivalence to the quantitative exhaust gas charge of the afterburner, concerned with small engines the dimensioning of the line 14 in connection with a fan, which depends on the engine speed working, and for larger displacement engines a throttle valve arranged upstream of the air inlet 14, which is dependent on the regulating element of the engine, which controls its degree of filling, works.

Das die Umkehrwand 5 a durchdringende Zünd- π rohr 10, das zum sekundären Brennraum ta, bzw. la und 2b, hin offen ist und in dem der Funkensprung des Zündfunkenerzeugers gelegen ist, bringt eine weitere wesentliche Verbesserung des Kaltstartverhaltens. Während die aus den ersten Zündreaktionea frejwerdende Wärmemenge bei Zündfunkensitz innerhalb des sekundären Brennraumes 2 β uu schnell Richtung Brennkammerverlängerungsraum 3a abströmt, bildet sich aus den flammenstoßartigen Reaktionen, die aus dem Zündrohr 11) gerichtet auf den Brenn- oder Mischraum Ie austreten, eine kontinuierliche Verbrennung auch im Bereich kleiner Leerlaufdrehzahlen des Motors, bei denen die Beschickung am stärksten pulsiert. Das In der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Zwillingsbrennkammer-Konstruktion. Bezugszeichen mit dem Zusatz b entsprechen den in der linken Hälfte der Darstellung enthaltenen Bezugszeichen mit dem Zusatz a. The ignition tube 10 penetrating the reverse wall 5 a , which is open to the secondary combustion chamber ta, or la and 2b, and in which the spark of the ignition spark generator is located, brings a further significant improvement in the cold start behavior. While the amount of heat released from the first ignition reactionsa flows away quickly within the secondary combustion chamber 2 β in the direction of the combustion chamber extension chamber 3a when the ignition spark is seated, continuous combustion also forms from the burst-like reactions that emerge from the ignition tube 11) directed towards the combustion or mixing chamber Ie in the range of low idling speeds of the engine, at which the charging pulsates the most. The embodiment shown in the drawing shows a twin combustion chamber construction. Reference symbols with the addition b correspond to the reference symbols with the addition a contained in the left half of the illustration.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1, Afterburning device for the exhaust gases of internal combustion engines, with at least one reverse flow combustion chamber, consisting from a primary combustion or mixing chamber, a secondary combustion chamber of larger cross-section with a reversal wall that reverses the exhaust gas flow, a tertiary, Combustion chamber extension chamber flowed through in countercurrent to the combustion or mixing chamber, which surrounds the primary combustion or mixing space in a ring, and an ignition spark generator, characterized by the following features:

a) the reversal wall (5 a) delimits with its the secondary combustion chamber (2 a) facing away Side an additional air inflow space (6) and has air passages (8), which on the tertiary combustion chamber extension space (3a) are directed;

b) upstream of the air inlet (14) of the air inflow space (6) is in the afterburning air flow a throttle valve is arranged, which depends on the control element in the intake path of the internal combustion engine is that controls the degree of filling of the internal combustion engine;

c) the air inflow space (6) contains an approximately centrally open to the secondary combustion space (2a) Tube (10), which runs approximately axially in alignment with the primary combustion or mixing chamber (la), and in the interior of which the Spark generator (spark plug 9) protrudes.

2. Nachverbrigungsvorricirtung according to claim 1, characterized in that a fan is used to convey the stream of afterburning air is provided.