DE2128789C3 - Thermische Abgasnachbrennvorrichtung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Gattung (US-PS 34 IJ 803) werden die Abgase aus den Abgaskanälen einer Brennkraftmaschine unter Zumischung von Zusatzluft zur Nachverbrennung durch eine äußere Kammer radial in eine zur Richtungsänderung der Abgase mit Prallblechen versehene Mischzone geführt, welche die Nachbrennkammer darstellt und darauffolgend v.ird der so oxidierte Abgasstrom durch in gegenüberliegenden Endwänden angeordnete Auslaßöffnungen über einei'i mit einem Auslaßstutzen versehenen Ringrauni abgeliihvt.

Bei dieser Vorrichtung wird iine wirkungsvolle J^r> Machverbrennung jedoch nur in unzureichendem Maß erreicht, da das von der Brennkraftmaschine kommende Abgas sich zum Teil aufgrund der mittels der Prallbleche in der Kammer herbeigeführten Turbulenz mit dem Abgas durchmischt, das bereits eine Reaktion durchlaufen hat. Hierdurch entstehen in der Nachbrennkammer Zonen verschiedener Reaktionsbedingungen, die zu einer schlechten Nutzung der Kammer und zu für die vollständige Oxidation unzureichenden Verweilzeiten führen, andererseits örtliche Reaktionstemperaturspitzen ergeben.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Nachverbrennung des Abgases zu verbessern, indem der Reaktionsraum der Abgasnachbrennvorrichtung wirkungsvoller genutzt wird, wobei 5t/ auch eine einfache Bauweise angestrebt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße tangentiale Zuführung und die Abführung mittels eines zentralen Rohres dienen der Schaffung geregelter Strömungsverhältnisse ohne größere axiale Komponente, um eine Durchmischung von Reaktionsgasen mit noch nicht nachverbrannten Abgasen aus der Brennkraftmaschine zu verhindern. Durch so die geregelten Strörnungsverhältnisse wird eine wir* kungsvollere Ausnutzung des Volumens der Nach' brennkammer erzielt, wodurch auch die Verweilzeit länger bzw. das Volumen kleiner werden kann und eine geregelte Reaktionsführung über die gesamte Länge ei der Naehbrennkamrner ohne Reaktionstemperaturspitlen erreicht wird, weil das im Achsbereich angesammelte Reaktionsgas einheitlich abgezogen werden kann.

Zur Reinigung von Abgasen ist es zwar bekannt (DE-OS 15 76 756), das Abgas tangential einer Reaktions-, d. h. Nachbrennkammer zuzuführen und es über eine in einer Stirnwand befindliche Auslaßöffnung axial abzuführen, wodurch sich in der Randzone ein höherer Druck und in der Kernzone ein niedriger Druck ausbildet Diese tangentiale Zuführung dient jedoch der Erzeugung einer Sogwirkung für die zur Oxidation benötigte Zusatzluft Dies zeigt auch die zentrale Anordnung eines mit unterschiedlich verteilten öffnungen versehenen Rohres in der Nachbrennkammer, wobei die Querschnittsfläche der öffnungen der Axialkomponente des Abgasstromes proportional ist Dieses Rohr dient zur Zuführung der Zusatzluft und ■nicht der Zuführung oder Abführung des Abgases. Die tangentiale Zuführung des Abgases und die Anordnung des zentralen Rohres haben somit hier gegenüber der Erfindung ganz andere Aufgaben.

Es ist ferner bekannt, bei einer Vorrichtung zur Reinigung und katalytischen Nachverbrennung von Abgasen (DE-OS 15 94 696,, die Abgase tangential Abscheidekammern zur Trennung der schweren und der leichten Bestandteile zuzuführen, die schweren Bestandteile über in der einen Stirnwand der Abscheidekammer ausgebildete Öffnungen und die leichten Bestandteile über einen konzentrisch zur zylindrischen Wand des Abscheiders in der anderen Stirnwand der Abscheidekammer angeordneten Auslaßstutzen einer getrennten Nachverbrennung zuzuführen, um eine vorzeitige Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Katalysatoren zu vermeiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansiclit einer erfindungsgemäßen Abgasnachbrennvorrichtung;

Fig.2 ist eine Schnittansicht längs der Linie H-II in Fig. I.

Gemäß F i g. 1 ist die Abgasnach^rennvorrichtung 1 mit Hilfe eines Flansches 2 am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeschlossen. Die Vorrichtung I besitzt einen Außenmantel aus mehreren Schichten, nämlich Außenwandung 3, Wärmeisolator 4 und Innenwandung 5 aus einer Hochtemperaturlegierung, sowie eine Nat hbrennkammer 7, die von einem Strahlungsschirm 6 umschlossen ist, der sich innerhalb des Außenmantels befindet. Zwischen der Nachbrennkammer 7 und dem Strahlungsschirm 6 sind Abstandshalter 12 vorgesehen, um zwischen diesen Teilen einen kleinen Spalt zu belassen.

Die Nachbrennkammer 7 ist über mehrere Einlaßstutzen 8 an die Auslaßöffnungen der Brennkraftmaschine angeschlossen; die Einlaßstutzen 8 münden rechtwinklig zur Kammerachse tangential in die Nachbrennkammer 7, aus der das Abgas über an beiden Enden der Kammer in deren Stirnwänden 13 und 14 gebildete axiale Auslässe 15, 16 in einen die Nachbrennkammer umgebenden Ringraum 10 entweicht, der mittig radial an ein Auspuffrohr 11 angeschlossen ist.

In der Nachbrennkammer ist koaxial ein Auslaßrohr 18 kleineren Durchmessers angeordnet, das die Auslässe 15 und 16 verbindet und in seiner Wandung zahlreiche Löcher 19 für den Durchtritt des Abgases aufweist

Das von der Brennkraftmaschine abgegebene Abgas wird mit Zusatzluft gemischt, die unter Druck durch eine Luftpumpe zugeführt wird, wobei das Abgas durch die Einlaßstützen 8 in die Käfitmer 7 tangential eingeführt Wird und sich entlang dem Innenumfang in Richtung des

Pfeils (F i g. 2) allmählich näher zum Mittelabschnitt der Kammer bewegt. Hierbei nimmt das Abgas eine große Menge an Wärmeenergie aus der erhitzten Innenwand der Kammer 7 und von dem Abgas auf, das bereits einer Nachverbrennung unterzogen wurde, so daß unver- => brannte Bestandteile des Abgases wirkungsvoll einer Nachverbrennung unterzogen werden. Erreicht das Abgas den Mittelabschnitt, >st es axial in der Kammer verteilt und verläßt die Kammer radial nach innen durch die Löcher 19, so daß das bereits nachverbrannte Abgas sich nicht mit dem unverbrannte Bestandteile enthaltenden Abgas mischen kann. Die Erfindung gewährleistet, daß der Raum in der Kammer in wirkungsvoller Weise zur Abgasnachverbrennung genutzt wird. Die Reaktionszeit entspricht der Verweilzeit in der Kammer. Je ι i kleiner das Verhältnis Durchmesser der Auslässe 15,16 zu Innendurchmesser der Kammer 7 ist, desto länger ist die Reaktionszeit.

Die Anordnung des Auslaßrohres IS gestattet gleichförmige Abgabe von Abgas aus der Nachbrennkammer 7 entlang ihrer vollen Länge, wobei hierdurch und durch die tangential Einführung der Abgase in die Nachbrennkammer größere axiale Strömungskomponenten und damit Vermischung des frischen Abgases mit solchem verhindert wird, das bereits die Reaktion durchlaufen hat.

Die Anordnung des Auslaßrohres 18 verhindert örtliche Konzentration von Reaktionswärme und einen örtlichen Temperaturanstieg, da das Abgas, das einer Oxidation unterzogen wurde, unmittelbar von dem Mittelabschnitt der Nachbrennkammer abgeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Thermische Abgasnachbrennvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer langgestreckten Nachbrennkammer, in die mehrere Einlaßstutzen rechtwinklig zur Kammerlängsachse einmünden und aus der das Abgas über an den beiden Enden der Nachbrennkammer vorgesehene axiale Auslässe in einen die Nachbrennkammer umgebenden Ringraum entweicht, der mittig radial an ein Auspuffrohr angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßstutzen (8) tangential in die Nachbrennkammer einmünden und in dieser koaxial ein Auslaßrohr (18) kleinen Durchmessers angeordnet ist, das die Auslässe (15, 16) verbindet und in seiner Wand zahlreiche Löcher (19) für den Durchtritt des Abgases aufweist