DE2108123A1

DE2108123A1 - Nachverbrenner fur Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2108123A1
Application number: DE19712108123
Authority: DE
Inventors: Yasushi Sendai City Inoue Tokuta Nohira Hidetaka Yamada Mitsumasa Sunto Gun Shizuoka Tanasawa, (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1970-02-21
Filing date: 1971-02-19
Publication date: 1971-09-09
Also published as: US3744250A; FR2078864A5; JPS5120646B1; GB1304639A; DE2108123B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Nachverbrenner für Brennkraftmaschinen und insbesondere auf einen Nachverbrenner, bei dem von der Brennkraftmaschine ausgestoßene und verbrannte Bestandteile einer erneuten Verbrennung unterliegen, so daß das Abgas gereinigt werden kann.

Bisher wurde bei einem Nachverbrenner der vorbeschriebenen Art eine Zündkerze als Zündungsquelle für das Entzünden und Verbrennen der unverbrannten Bestandteile im Abgas verwendet. Zündkerzen dieser Einrichtungen hatten insofern Nachteile, als die durch sie erzeugte thermische Energie nicht ausreicht, um das Gas auf einmal zu zünden und daß die durch das Zünden des Gases erzeugten Flammen unstabil sind und 'ausblasanfällig sind. Es war daher notwendig, das Zünden wiederholt durchzuführen und darüberhinaus Plammenhalteeinrichtungen in der Nachverbrennungskammer unterzubringen.Die Nachverbrenner hatten trotz

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zahlreicher Vorrichtungen für die Leistungsverbesserung nur geringen Wirkungsgrad in der Reinigung von Abgas.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Nachverbrenner für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, durch den die noch nicht vollständig verbrannten Abgasbestandteile der Maschine vollkommener Verbrennung unterzogen werden, und zwar unabhängig vom Einsatz oder Betriebszustand der Maschine. Ferner ist es Ziel der Erfindung, einen Abgasreiniger zu schaffen, der als Zündungsquelle kräftige und stabile, kontinuierlich und nicht intermittierend brennende Flammen verwendet. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, einen Nachverbrenner zu schaffen, der verhindert, daß die Flammen ausgeblasen werden, wenn sie einmal erzeugt worden sind, und zwar auch dann, wenn erhebliche Schwankungen in der Abgasmenge und in den brennbaren Bestandteilen des Abgases auftreten, so daß keine besondere Flammenhalteeinrichtung notwendig ist.

Erfindungsgemäß wird ein Nachverbrenner für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, der als Zündungsquelle kräftige und stabile, durch Wirbelverbrennungseinrichtungen erzeugte Flammen benutzt, so daß das Abgas der Maschine schnell gezündet und vollständig verbrannt werden kann, und zwar unabhängig vom Betriebszustand der Maschine. Die Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, daß die durch die Zündung erzeugten Flammen niemals ausgeblasen werden und das Abgas vollständig gereinigt wird.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie II - II in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 entsprechende Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ;

Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Es werden 'nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren verschiedene Ausführungsformen der Erfindung erläutert. Bei der Fig. 1 besitzt der Nachverbrenner ein Gehäuse 1, an das sich ein Verbrennungsgasauslaßrohr 2 für die Abfuhr von Abgas nach Zufuhr von Maschinenabgas in das Gehäuse 1 für Wiederverbrennung anschließt, sowie ein Maschinenabgaseinlaßrohr 3 für das Einführen eines Gemisches aus Luft für Wjaäerverbrennung und Maschinenabgas in das Gehäuse 1 und schließlich ein HauptkSrper ^ einer Wirbelverbrennungseinrichtung zur Erzeugung der Flammen.

Der Hauptkörper H der Wirbelverbrennungseinrichtung

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hat zylindrische Form. An die zylindrische Wand dieser Einrich-

tung % ist eil LufteinlaBrohr 5 tangential angeschlossen.

An der Rückwand des Hauptkörpers 4 ist ein Kraftstoffeinlaßrohr 6 für in der Wirbelverbrennungseinrichtung zu verbrennenden Kraftstoff und eine Zündkerze 7 befestigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Hauptkörper k der Wirbelverbrennungseinrichtung durch eine Trennwand 8 von dem Nachverbrennergehäuse 1 getrennt. Der Hauptkörper k der Wirbelnachverbrennungseinrichtung und das durch die mit einer Flammeneiiiaßöffnung 9 versehene Trennwand 8 abgetrennte Nachverb rennergehäuse 1 bilden eine Wirbelverbrennungskammer 11 bzw» einen Reaktor 12. In Fig. 1 ist eine Luftpumpe für die Verbrennung, ein Abgasrohr der Maschine, eine Kraftstofflieferpumpe, eine Energiequelle für die Zündkerze weggelassen worden, da diese Einrichtungen bekannten Aufbau haben.

Zündung und Verbrennung des verbrennbaren Abgases der Maschine werden unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Verbrennungsluft wird mit dem Abgas mit Hilfe einer Luftlieferpumpe gemischt und es wird das Gasgemisch über das Abgaseinlaßrohr 3 radial in den Reaktor 12 eingeführt. Gleichzeitig wird der durch das Kraftstoffeinlaßrohr 6 gelieferte Kraftstoff mit der durch das Lufteinlaßrohr 5 gelieferten Luft vermischt und wird das gemischte Gas durch die Zündkerze 7 gezündet, wobei es unter Erzeugung von spiralförmigen oder rotierend säulenförmigen Flammen verbrennt, die durch die Flammenein]aßcffnung 9 in den Re-

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aktor 12 gehen, um das verbrennbare Abgas der Maschine zu ent-

zünden und zu verbrennen.

Die Flamme in Wirbelform hat eine thermische Energie, die so hoch ist, daß das verbrennbare Abgas im Reaktor 12 vollständig gezündet wird, ohne daß irgendwelche Explosionsgeräusche auftreten;'darüberhinaus ist die Temperatur der in den Reaktor gerichteten Flamme so hoch, daß die verbrennbaren Bestandteile des Abgases, z.B. Kohlenstoffmonoxyd, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und dergl. vollständiger Verbrennung unterliegen, wobei das Verbrennungsgas durch das Verbrennungsgasauslaßrohr 2 aus dem Gehäuse 1 abgegeben wird.

Die in der Wirbelverbrennungskammer 11 erzeugten Flammen sind kräftig und stabil, so daß die Zündkerze 7 lediglich beim Beginn der Zündung und Verbrennung zu betätigen ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Maschinenabgaseinlaßrohr 3 tangential an die zylindrische Wand des Reaktors 12 angeschlossen, so daß das Gemisch aus Maschinenabgas und Luft tangential in den Reaktor 12 eingeführt und durch axial verlaufende Flammen im Reaktor 12 gezündet wird, so daß die Wiederverbrennungsflammen entlang dem Zentralabschnitt des Reaktors 12 verlaufen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Hauptkörper ¹J der Wirbelverbrennungseinrichtung getrennt vom Nachverbrennergehäuse 1 angeordnet und durch eine Flammenleitung

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10 mit letzterem verbunden. Das durch das Abgaseinlaßrohr 3 zu-

gelieferte brennbare Abgas wird tangential in den Reaktor 12 des Nachverbrennergehäuses 1 eingeführt und werden die Zündflammen durch die Einlaßöffnung 9 ebenfalls tangential in den Reaktor 12 eingeführt. Diese Anordnung gestattet perfekte Mischung des verbrennbaren Abgases mit Flammen im Urafangsabschnitt der Nachverbrennungskammer, so daß eine große Menge an thermischer Energie durch die Flammen an das Abgas gegeben wird und Zündung und Nachverbrennung des verbrennbaren Abgases gefördert wird.

Aus der Yorbeschreibung ergibt sich, daß die Erfindung unabhängig vom Betriebszustand in der Maschine zu einer vollständigen Verbrennung der verbrennbaren Bestandteile des Abgases der Brennkraftmaschine führt. Die für das Zünden und Verbrennen des Abgases der Maschine verwendeten Flammen sind so kräftig und stabil, daß sie niemals ausgeblasen werden, wobei darüberhinaus das Entzünden des Motorabgases für die Nachverbrennung erleichtert wird. Darüberhinaus erlauben es die Flammen, daß die Maschinenabgase sehr schnell verbrennen, so daß die erfindungsgemäß gestellten Aufgaben gelöst werden.

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Claims

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Patentansprüche

(1,J Nachverbrenner für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch ehe Wirbelverbrennungskammer {4), die spiralförmige Flammen oder Flammen in Form einer sich drehenden Säule erzeugt, einen Reaktor (12), eine Flammeneinlaßöffnung (9) für die Aufrechterhaltung einer Verbindung zwischen der Wirbelverbrennungskammer und dem Reaktor und durch ein Abgaseinlaßrohr (3), das an den Reaktor (12) für das Einführen von Abgas der Maschine angeschlossen ist.
2. Nachverbranner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammeneinlaßöffnung (9) axial in den Reaktor (12) öffnet, wobei das Gemisch aus Maschinenabgas und Luft über das Abgaseinlaßrohr (3) radial in den Reaktor eingeführt wird.
3. Nachverbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammeneinlaßöffnung (9) für das Einführen von Flammen aus der Wirbelverbrennungskammer (lJ) in den Reaktor (12) axial zum Reaktor öffnet, wobei das Gemisch aus Maschinenabgas und Luft durch das Einlaßrohr (3) in den Reaktor (12) eingeführt wird und das Einlaßrohr tangential zur zylindrischen Reaktorwand an diese angeschlossen ist.
4. Nachverbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen aus der V/irbelverbrennungskammer durch die Flammeneinlaßöffnung (9) in den Reaktor (12) eingeführt werden, wobei die Einlaßöffnung C9 i tangential zur zylindrischen Wand

des Reaktors öffnet und das Gemisch aus Maschinenabgas und Luft durch das tangential an die zylindrische Reaktorwand angeschlossene Einlaßrohr in den Reaktor eingeführt wird.

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