DE2239881A1 - Hilfsaggregat zur nutzbringenden abgasentgiftung fuer die brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Hilfsaggregat zur nutzbringenden abgasentgiftung fuer die brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges

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DE2239881A1
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Otto E Balje
Constant L Bouchard
James Knowles
Dimitri Kosacheff
Jun Emil A Pulick
Michael A Pulick
Armen Topouzian
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Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochem
Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str. 18
In Sachen:
Ford-Werke Aktiengesellschaft
Köln / Rhein
Ottoplatz 2
Hilfsaggregat zur nutzbringenden Abgasentgiftung für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.
Die Erfindung betrifft ein Hilf saggregat ssur nutzbringenden Abgasentgiftung für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahp-= zeuges.
Ständig steigende elektrische und Klimatisierungsbelastujigea sowie die Belastungen durch andere Hilf'saggregate stellen erhebliche Anforderungen an die Antriebe von Krsftfahrseigene Die Schwierigkeiten in der Beherrschung dieser Belastungen nehmen mit abnehmender Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeuges im Stadt- und Vorortsverkehr zu, weil der groi© elektrische Generator und der Klimatisierungsverdichter,, die zur Beherrschung dieser niedrigen Motordrehzahlen er«= forderlich sind, übermäßig viel Kraft bei Autobahngesctaiadigkeiten verbraucht. Darüber hinaus verlangen die sich ständig ausweitenden Vorschriften zur Ibgasentgiftung zunehmende Beschränkungen bezüglich des Giftstoffanteils in den Abgasen, und die von den Hilfsaggregaten aufgenommene schwankende Leistung kompliziert die Konstruktion und den Betrieb der Abgasentgiftungseinriehtimgeno
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Ein Verfahren zur Verminderung des Gehaltee von Stickstoffoxyden in den Abgasen einer Hubkolben-Brennkraftmaschine besteht darin, die Maschine mit einen übermäßig reichen Brennstoff-Luft-Gemisch zu betreiben. Zusätzlich zu dem dadurch erzielten Absinken der Spitzenwerte der Verbrennungateiaperatur, das die Verminderung der Stickstoffoxydbildung tür PoIgβ hat, führen solche übermäßig reichen Gemische auch zur Bildung beträchtlicher Mengen von Heduktionsstoffen wie Kohleneonoxyd, das den Anteil der Stickstoffoxyde in den Abgasen weiterhin verhindert. Das reiche Gemisch hat jedoch auch eine Zunahee unverbrannter Kohlenwasserstoffe zur Folge, die alt dea Kohlennonoxyd aus den Abgasen eliminiert werden Bussen. Darüber hinaus verschlechtert sich der Brennstoffverbrauch beträchtlich.
Ie ist bekannt, die Saergie in derartigen Abgasen durch nachverbrennung in einer Gasturbinenanlage nutzbar zu machen, In einigen Fällen werden die Abgase mit zusätzlicher Luft und gegebenenfalls noch Brennstoff geaischt, die Mischung wird gezündet, und die dabei entstehenden Verbrennungsgase werden dem Turbinenrad der Gasturbinenanlage zugeführt. Ein jüngerer Vorschlag sieht die Vermischung der Abgase einer Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Teil der aus einen Gasturbinenbrenner austretenden Verbrennungsgase vor, so daß der übermäßige Sauerstoffanteil und die hohe Temperatur der Verbrennungsprodukte der Turbine die Oxydation des Eohlenmonoxydes und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe in den Abgasen der Brennkraftmaschine fördert. Der verbleibende Anteil der Verbrennungsprodukte treibt dos Turbinenrad und wird dann mit den Abgasen der Brennkraftmaschine vermischt. Ein Wärmetauscher überträgt dabei Wärme von den vermischten Abgasen auf die der Gasturbine zugeführte Luft.
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Gegenüber dem bekannten Stand der Technik besteht nun die Erfindung darin, ein Hilfsaggregat der eingangs genannten Art zu schaffen, indem innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses ein an sich bekannter Nachbrenner für die Abgase der Brennkraftmaschine, ein aus einem Gebläse und einer Gasturbine bestehendes Turbinenaggregat sowie ein indirekter Wärmetauscher angeordnet sind, in welchem in den nachverbrannten Abgasen enthaltene Wärme auf einen vom Gebläse aus der Umgebung angesaugten und nach Durchströmung des Wärmetauschers der Gasturbine zugeleiteten Luftstrom übertragbar ist.
Die Reaktion im Nachbrenner läuft in gewöhnlicher Weise unter Flammenbildung ab, wodurch die oxydierbaren Komponenten der Abgase der Brennkraftmaschine verbrannt werden. Zusätzlicher Brennstoff kann der Brennkammer zugeführt verden, um eine derartige Verbrennung einzuleiten oder, falls notwendig, in geeignetem Ausmaß aufrechtzuerhalten. Während des Normalbetriebes erfolgt in dem Hilfsaggregat keine weitere Verbrennung des zusätzlichen. Brennstoffs.» In einigen Fällen kann es zu Anlaßzwecken auch erforderlich sein, der den Wärmetauscher verlassenden Luft Brennstoff zuzufügen und das Gemisch au verbrennen, bevor es zur Gasturbine gelangt} eine derartige Verbrennung wird jedoch vorzugsweise unmittelbar nach dem Aalassen wieder beendet. Die yia«nenverbr®nnung in der Brennkamner kann durch eine flammenlose exotherme katalytisch Oacydation oder Reduktion der brennbaren Bestandteil® der Abgase ersetzt werden»
Die von der Gasturbine gelieferte mechanische Energie kann auf verschiedene Weise weiterverwertet werden. Nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist hierzu in dem Gehäuse weiterhin ein elektrischer Generator angeordnet, dessen Läufer unmittelbar mit dem
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Turbinenaggregat gekuppelt ist. Der elektrische Generator kann gleichzeitig als Anlasser für das Hilfsaggregat dienen und kann ein Wechselstromgenerator sein.
lin· andere bevorzugte Möglichkeit zur Ausnutzung der von der Gasturbine gelieferten mechanischen Energie besteht nach einen besonderen Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung darin, daß in dem Gehäuse weiterhin ein elektrischer Generator angeordnet ist, dessen Läufer unmittelbar mit dem Turbinenaggregat gekuppelt ist. Zweckmäßig ist dabei der dem Luftgebläse nachgeschaltete Wärmetauscher ebenso wie der bereits oben erwähnte Wärmetauscher ein elektromotorisch antreibbarer Drehspeicherwärmetauscher, und es ist ferner vorteilhaft, wenn das Kühlaggregat hier ebenso ein scheibenförmiges Turbinenrad aufweist, an dessen einer Beitβ ein das Luftgebläse bildender Schaufelkranz und an dessen anderer Seite ein die Entspannungsvorrichtung bildender weiterer Schaufelkranz angeordnet sind.
Acuh der an den Nachbrenner angeschlossene Wärmetauscher ist zweckmäßig ein Drehepeicherwärmetauecher, der vorzugsweise aus keramischen oder anderen hochwärmefesten Material besteht, während der des Luftgebläse nachgeschaltete Wärmetauscher aus weniger kostspieligem Material mit geringerer Temperaturfestigkeit hergestellt sein kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Hilfsaggregat
gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 1 mit den Hauptteilen des Hilfsagßregates in auseinandergezogener Darstellung, und
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Fig. 3 eine Außenansicht des HiIfsaggregates.
Das in der Zeichnung dargestellte Hilfsaggregat besteht aus je eintn Wärmetauscher für den Kühlluftström einer Klimatisieranlage und ein Turbinenaggregat, einem unmittelbar mit dem Turbinenrad d»s Turbinenaggregates Wechaelatrom-Generator, einem Mie mischung der das Turbinenrad verlassenden erwärmten Luft mit den Abgasen einer Hubkolben-Brennkraftmaschine und zur Verbrennung des Gemisches·
Gemäß der Darstellung in den fig, 1 und 2 hat des Hilfeaggregat ein Gehäuse, das sich aus einen Turbinen rad GeneratorgeheVase 101 einem lühlkreia-Kinltig:, : ; 12, lühlkreia-Wirmetauacherdeckel 14$ tauacherdeckel 16 und einem Ifigch sammenaetzt. Horizontal durch du furbisaengehäuee 10 es?- streckt sich eine »ylindriache Bohrung 20, und ein weiterer sylindriacher Baum 22 ist la oberen Teil dee Gehäuses 10 -vorgesehen.
Öle rückwärtig· Fläche des Eirisat«gehäuses 12 legt sich unmittelbar gegen die linke Seite dee Turbinengehäuses an. Sin an die? Torderseite des Binsatzgehäuses 12 angeordneter Lufteinlefl führt su einem nach aufwärts gerichteten Teil 26 de« Gehäuses 12 mit einem Luftauslaß 28.
In der zylindrischen Bohrung 20 des Turbinengehäuses 10 ist ein Iineatζ 30 »it Lagern 31 und 33 angeordnet, in denen *ine Welle 32 gelagert ist. Auf dem rechten Kade «t©3? Welle 32 sitzt ein Turbinenrad J4» Das Turbinenrad 34 ist scheibenförmig ausgebildet und trägt an seiner mit bezug auf die Zeichnung recht«Seite einen Turbinenschaufelkranz 36 und an seiner linken Seite einen Verdichterschaufelkranz 38. Bin langgestreckter Abschnitt des Einsatzes
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umschließt einen Anlasser-Generatorsatz 40,i der aus einem Läufer und einem Ständer (nicht dargestellt) besteht. Der Läufer des Anlasser-Generatorsatzee 40 ist auf der Welle 32 angebracht.
An linken Ende der Welle 32 sitzt ein zweites scheibenförmiges Turbinenrad 42. Das Turbinenrad 42 trägt an seiner rechten Stirnseite einen Pumpenschaufelkranz 44 und an seiner linken Stirnseite einen Turbinenschaufelkranz 46. lin üb*^ ei"«« M«ntelt*-n 4R am Einlaßgehäuse 12 übergreift das linke Ende der Welle 32 außerhalb des Turbinenrades 42. Der Hantel 4β ist vom Einlaßgehäute 12 durch einen feststehenden Einlaß-Schtufelkranz 49 auf Abstand gehalten.
Di· Welle 32 kann mit einer Axialbohrung 50 zur Verbindung des Lufteinlasses 24 mit der linken Seite des Lagers $1 und der rechten Seite dee Lagers 33 versehen sein. Sie Axialbohrung 50 hält den Luftdruck in den Legern in wesentlichen auf Atmosphärendruck, um eine übermäßige Schmierölzerstäubung und -einleitung in die Gaaströme zu verhindern.
Der Einsatz 30 trägt ferner über Bippen 54 ein Ringteil 52 mit U-förmigee Querschnitt, durch welches ein glockenförmiger Lufteinlaßkanal 56 gebildet wird, der zu dem Pumpenachauf elkranz 36 führt. An der rechten Seite des Ringteila ansetzende Leitschaufeln 53 liegen gegen einen nach einwärts vorstehenden Flansch 60 an, der mit der rechten Seite des Gehäuses 10 verbunden ist, wenn der Einsatz 30 in das Oehäuse 10 eingesetzt ist. Eine ähnliche Konstruktion besteht auf der linken Seite des Einsatzes, wo ein Ringteil von U-förmigem Querschnitt über Rippen 64 am Einsät« angebracht ist und einen glockenförmigen Kanal 66 bildet, der zu dem Verdichterschaufelkranz 44 am Turbinenrad 42 führt. An der linken Seite des Ringteils 62 ansetzende Leit-
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schaufeln 68 liegen gegen einen nach einwärts gerichteten Plansch 70 am Einlaßgehäuse 12 an, wenn das Gehäuse 12 am Gehäuse 10 befestigt ist.
Die Anbringung des Ansatzes 30 im Gehäuse 10 und die Anbringung des Gehäuses 12 am Gehäuse 10 bringt die Felge des Turbinenrades 24- mit dem Plansch 60 und die Felge des Turbinenrades 42 mit dem Flansch 70 in dichtende Deckung. Der Lufteinlaßkanal 56 steht mit der umgebenden Atmosphäre über eine öffnung 72 im unteren Teil des Gehäuses 10 in Verbindung, und der nach außen offene Raum 74- innerhalb des Ringteils 52 verbindet den Kanal 56 mit einem nach aufwärts führenden Kanal 76. An der linken Seite der Anordnung steht der glockenförmige Kanal 66 mit dem zylindrischen Raum 22 über eine öffnung 78 in der Zwischenwand in Verbindung, welche den zylindrischen Raum 22 von der zylindrischen Bohrung 20 trennt. Der vom Ringglied 62 umschlossene Ringraum ist über eine Öffnung 82 im unteren Teil des Gehäuses 10 mit der umgebenden Atmosphäre verbunden.
Im zylindrischen Raum 22 ist ein scheibenförmiger Wärmespeicher 84 für den Luftkreislauf einer Klimatisieranlage drehbar angeordnet. Der Wärmetauscher 84 wird von einem Elektromotor 86 angetrieben, der am Wärmetauscherdeckel befestigt ist. Der gewölbte Vorderteil des Deckels 14 umschließt einen Btrömungskanal 88, der den Luftauslaß 28 im Einlaßgehäuse 12 mit der Oberseite des vorderen Sektors des Wärmetauschers 84 verbindet. Eine Reibdichtung 90 umgibt die Oberseite des vorderen Sektors des Wärmetauschers 84, und eine ähnliche Reibdichtung 92 umgibt die Unterseite des vorderen WärmetauscherSektors.
Die Unterseite des vorderen Sektors des Wärmetauschers 84 steht über die öffnung 78 mit dem Kanal 66 in Verbindung. Eine öffnung 94 im hinteren Teil des Wärmetauscherdeckels
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führt zur Oberseite des hinteren Sektors des Wärmetauscher 84. Eine seitliche öffnung % im rechten Abschnitt der den zylindrischen Raum 22 begrenzenden aufrechtstehenden Wandung verbindet die Unterseite des rückwärtigen Teils des Wärmetauschers 84 mit einem Raum 98» der ebenso wie die öffnung an den Luftkreislauf einer Klimatisieranlage angeschlossen ist.
Das Mischer-Brenner-Gehäuse 18 enthält an seiner linken Seite eine zylindrische Öffnung 100, «eiche das rechte Ende dee Turbinengehäuse« 10 aufnimmt. Eine Düse 102 trägt ■n ihrer in wesentlichen ebenen linken Endfläche einen Satz Schaufeln 104, die gegen den flansch 60 des Gehäuses 10 anliegen. Der sich erweiternde feil der Düse 102 ist gegen einen zylindrischen Raue 106 gerichtet, der sich in das Gehäuse 18 von dessen Bodenfläche aus erstreckt, und mündet in diesen Baum.
In dem zylindrischen Raus 106 ist ein Mischer-Brenner-Satz 108 angeordnet. Der Mischer-Brenner-Satz 108 hat eine an der Bodenfläche des Gehäuses 18 liegende Einlaßöffnung 110 und eine Vielzahl kleinerer Einlaßöffnungen 112, die mit Abstand an den zylindrischen Umfang des topfförmigen Mischer-Brenner-Satzes angeordnet sind und eine Verbindung zwischen dem sich erweiternden Teil der Düse 102 und dem Inneren des Mischer-Brenner-Satzes herstellen. Am oberen Ende des Mischer-Brenner-Satzes ist eine Auslaßöffnung 114 vorgesehen, welche das Innere des Topfes rait einem im oberen Teil des Gehäuses 18 angeordneten zylindrischen Raum 116 verbindet. Am Boden bzw. oberen Ende des Topfes angeordnete Planschen 118 und 120 positionieren den Mischer-Brenner-Satz im Gehäuse 18.
In dem zylindrischen Raum 116 befindet sich ein Drehspeicher-Wärmetauscher 122, der von einem am Deckel 16 befestigten
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Elektromotor 124 antreibbar ist. Der.gewölbte Frontabschnitt des Deckels 16 umschließt einen Strömungskanal 116, der den Kanal 76 mit der Oberseite des vorderen Sektors des Wärmetauschers 122 verbindet» Geeignete Dichtungen 128 und 130 umgeben die Ober- bzw. Unterseite des vorderen Sektors des Wärmetauschers 122. Die Unterseite des vorderen Sektors steht mit einem zum Teil durch die Außenseite der Düse 102 begrenzten Haum 132 in Verbindung. Ein von der im·wesentlichen ebenen linken Seite des Mundstücks 102 und der rechten Seite des Flansches 60 umgrenzter Kanal verbindet den Haum 132 über einen den Turbinenschaufelkrans 36 enthaltenden Kanal mit dem Inneren der Düse 102.
Per Auslaß 114 des Mischer-Brenner-Satzes 108 befindet sich in einem kurzen Abstand unterhalb der Unterseite des rückwärtigen Sektors des Wärmetauschers 122. Die Oberseite des rückwärtigen Sektors des Wärmetauschers 122 ist über eine öffnung 136 mit der umgebenden Atmosphäre verbunden.
Ein Teil der Dichtung I30 liegt gegen die Oberseite eines A-förmigen Einsatzes.138 an, der im Gehäuse 18 befestigt oder in einem Stück mit diesem ausgebildet ist. Die Außenseite des Einsatzes 138 ebenso wie die Außenseite der Düse 102 kann mit einer geeigneten Isolationsschicht versehen sein. Das Innere des A-förmigen Einsatzes 138 bildet einen gedrosselten Strömungspfad vom Kanal 126 zu dem Haum 132, und die verhältnismäßig geringen Luftnengen„ die durch diesen Strömungspfad fließen, tragen zur Kühlung des A-förEinsatzes I58 bei.
Wie weiter in Fig» 3 gezeigt ist, sind an den Lufteinlaß und den Lufteinlaß 82 sowie die-öffnung 94 und den Haum 98 für die Klimatisierungsluft und weiter an die Lufteialaßöfi'trang 72 entsprechende BohrXeituagen angeschlossene Eins
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Abgasleitung 140 führt die Abgase einer Hubkolben-Brennkraftmaschine 142 zur Einlaßöffnung 110. Eine weitere Abgasleitung 144 ist an die öffnung 156 angeschlossen und leitet die den rechten Sektor des Wärmetauschers 122 verlassenden Verbrennungsgase ab. Das Hilfsaggregat wird in folgender Weise angelassen:
Der Anlasser-Generator-Einheit 40 wird elektrische Energie zugeführt, um die Drehung des Turbinenrades 34 einzuleiten. Ferner wird auch dem Motor 124· elektrische Energie zugeführt, um den Wärmetauscher 122 in Drehung zu versetzen. Heiße Abgase der Hubkolben-Brennkraftmaschine 142 treten in die Einlaßöffnung 110 des Mischer-Brenner-Satzes 108 und strömen weiter durch den rechten Sektor des Wärmetauschers 122, wo diese Gase Wärme an den Wärmetauscher abgeben.
Mit der Drehung des Turbinenrades 34- wird Luft durch den Einlaßkanal 56, den Raum 74, den Kanal 76, den Kanal 126, den linken Sektor des Wärmetauschers 122, den Raum 132 über den Turbinenschaufelkranz 36 gefördert. Die Luft strömt durch den sich erweiternden Teil der Düse 102 und gelangt durch die öffnungen 11? in den Mischer-Brenner-Satz 108. Die Drehung des Wärmetauschers 122 bewirkt eine ausreichende Wärmeübertragung zu der durch den linken Sektor des Wärmetauschers strömenden Luft, um die hiernach durch den Turbinenschaufel™ kranz 36 tretende Luft dergestalt zu erwärmen, daß das Turbinenrad 34 von selbst weiter-dreht. Wenn sich diese zur selbsttätigen Drehung erforderliche Kraft ausgebildet hat, wird die Zufuhr der elektrischen Energie zu der Anlasser-Generator-Einheit unterbrochen.
Wenn die von der Hubkolben-Brennkraftmaschine angelieferten heißen Gase nicht ausreichen, um eine selbstdrehende Kraft zu erzeugen, wird in den Mischer-Brenner-Satz 108 zusätzlicher Brennstoff eingespritzt, der sich dort mit den Ab-
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gasen der Brennkraftmaschine und der durch die Öffnungen 112 eintretenden Luft vermischt. Hierzu können herkömmliche Einspritzdüsen im Mischer-Brenner-Satz 108, derDüse 102 oder der zur Einlaßöffnung 110 führenden Leitung 140 verwendet werden· Das Gemisch wird in dem Mischer-Brenner-Satz verbrannt, und der Wärmetauscher 122 überträgt die Wärme von den Verbrennungsprodukten zu der durch den linken Sektor des Wärmetauschers strömenden Luft. Eine Anlaßhilfe kann auch in der Einspritzung von Brennstoff in den Kanal 126 und durch Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches bestehen, wenn dieses vom linken Sektor des Wärmetauschers 122 in bekannter Weise (US-PS 3 563 031) zum Turbinenschaufelkranz 36 3trönt. Stattdessen kann der Anlaß-Brennstoff auch einer herkömmlichen Brennkammer zugeführt werden, welcher Luft von %■ der Unterseite des linken Sektors des Wärmetauschers 122 aufnimmt. ' -
Wenn das Aggregat angelassen ist, wird die Brennstoffzufuhr zu der durch den Kanal 56 eingeleiteten Luft unterbrochen, und das Turbinenrad 34- erhält seine Energie nur noch von der Wärme, die der eingeleiteten Luft durch den Wärmetauscher zugeführt wird. Die den Turbinenschaufelkranz 36 verlassende erwärmte Luft tritt durch die schmalen Einlaßöffnungen 112 des Mischer-Brenner-Satzes 108 und fördert die hochwirksame Verbrennung der brennbaren Bestandteile in den Abgasen der Brennkraftmaschine. Das Turbinenrad 34· und die mit diesem verbunden Bauteile arbeiten vorzugsweise bei im wesentlichen konstanter Drehzahl„ und es wird der Mischer-Brenner-Einheit 108 ausreichend Brennstoff zugeführt, um diese Drehzahl ungeachtet dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine aufrechtzuerhalten. Das Turbinenrad 34 treibt den Rotor der Anlasser-Generator-Einheit 40 an, und dieser erzeugt elektrische Energie in herkömmlicher Weise.
Zum Betreiben rier Kliraatisieranlage wird der Elektromotor 36
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für die Drehung des Wärmetauschers 34 eingeschaltet, und ferner wird ein (nicht dargestelltes) zusätzliches Gebläse in Gang gesetzt, das in der Lage ist, ein Fluid wie Luft aus dem Fahrgastraum durch den rechten Sektor des Wärmetauschera 84 zu fördern. Das Turbinenrad 42 dreht mit derselben Drehzahl wie das Turbinenrad 54, und der Pumpen-Bchaufelkranz 44 auf der rechten Seite des Turbinenrades saugt Luft in den Einlaß 34· und fördert diese durch den Auslaß 28, den Kanal 88, den linken Sektor des Wärmetauseherβ und den lanal 66. Die vom Pumpenschaufelkranz 44 geförderte Luft tritt schließlich durch die öffnung 82 in die umgebende AtaoSphäre aus.
Die in die öffnung 3^ einströmende Luft wird durch den auf der linken Stirnseite des Turbinenrades 42 angeordneten Turbinenschaufelkranz 46 entspannt, der somit eine Entspannungseinrichtung bildet. Diese Entspannung setzt die Lufttemperatur herab, und die abgekühlte Luft strömt durch den Auslaß 28 im Gehäuse 12 und den Kanal 88 zum Wärmetauscher 84, wo dessen Drehung die Wärme von dem dessen rechten Sektor durchströmenden Fluid zu der durch den linken Sektor strömenden abgekühlten Luft überträgt.
Einige oder alle Leitschaufeln 49, 58, 68 und 104 können verstellbar sein, um die gewünschte Anpassung an die Drehzahl und Belastung zu erzielen. Die Drehzahl- und Belastungserfordernisse können auch durch Veränderung der Drehzahl des Wärmetauschers 122 durch einen entsprechenden Steuerkreis für den Motor 124 gesteuert werden. Der Wärmetauscher 122 kann mit einem Katalysator imprägniert sein, der irgendwelche unerwünschten Bestandteile in den durch den rechten Sektor des Wärmetauschers strömenden Gasen in mehr oder weniger unschädliche Substanzen überführt. Eine sehr brauchbare Anordnung besteht in der Imprägnierung des Wärmetauschern mit einem Katalysator, der in der Lnge ist,
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Stickstoffoxyde zu reduzieren, so daß die von der Leitung 144 abgeführten Gase extrem niedrige Mengen an unverbrann-•ten Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxyd und Stickstoffoxyden enthalten.
Die Hubkolben-Brennkraftmaschine kann mit herkömmlichen Brennetoff-Luft-Gemischen wie auch mit in verschiedenem Ausmaß stark angereicherten Gemischen betrieben werden; herkömaliche wie auch leicht angereicherte Mischungen erfordern für gewöhnlich zusätzliche Brennstoffzufuhr zum Mischer-Breaasr-Satz 108, während stark angereicherte Mischungen derartige Brennstoffzugaben nicht erfordern· Die Erfindung schafft somit ein Hilfsaggregat, das die Qualität der Abgase einer Brennkraftmaechine verbessert und gleichzeitig die Abgase zu nutzbringender Arbeit verwertet. Das Hilfsaggregat hat bequem Platz in einem einzigen Gehäuse, das ein Turbinenaggregat, eine Anlasser-Generator-Kinheit und eine Klimatisiereinrichtung für die Luft des fahrgastraumes aufnimmt.
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Claims (11)

Patentansprüche
1. Hilfsaggregat zur nutzbringenden Abgasentgiftung für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses (10, 12, 14, 16, 18) ein an sich bekannter Nachbrenner (108) für die Abgase der Brennkraftmaschine, ein aus einem Gebläse (56) und einer Gasturbine (36) bestehendes Turbinenaggregat sowie ein indirekter Wärmetauscher (122) angeordnet sind, in welchem in den nachverbrannten Abgasen enthaltene Wärme auf einen vom Gebläse (38) aus der Umgebung angesaugten und nach Durchströmung des Wärmetauschers (122) ,der Gasturbine (36) zugeleiteten Luftstrom übertragbar ist.
2. Hilfsaggregat nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet , daß in dem Gehäuse (10, 12, 14, 16, 18) weiterhin ein elektrischer Generator (40) angeordnet ist, dessen Läufer unmittelbar mit dem !Purbinenaggregat (361 38) gekuppelt ist.
3. Hilfsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher (122) ein elektromotorisch antreibbarer Drehspeicher-Wärmetauscher ist.
4. Hilfsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, daß der Nachbrenner aus einer Mischeinrichtung (112) zur Vermischung der die Gasturbine durchströmenden Luft mit den Abgasen der Brennkraftmaschine (142) und einer Brennkammer (108) zur Verbrennung des in der Mischeinrichtung gebildeten Gas-Luft-Gemisches besteht.
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5. Hilfsaggregat nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehspeicherwärmetauscher (122) scheibenförmig ausgebildet ist und die Brennkammer (108) aus einem zylindrischen Topf mit einem Auslaß (114) an einem Ende und einem Einlaß am entgegengesetzten Ende besteht, wobei der Auslaß (114) an dem einen Sektor des Brehspeicherwännetauschers (122) angeschlossen ist.
6. Hilfsaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Abgase der Brennkraftmaschine (142) dem.Einlaß (110) des zylindrischen Topfes zuführbar sind und die Mischeinrichtung aus einer Vielzahl in der Mantelwandung des Topfes angeordneter öffnungen (112) besteht, denen die aus der Gasturbine (36) austretende Luft von der Außenseite (zylindrischer Raum 106) zuführbar ist.
7. Hilfsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenaggregat ein scheibenförmiges Turbinenrad (34) besitzt, an dessen einer Seite ein die Gasturbine bildender Turbinenschaufelkranz (36) und an dessen anderer Seite ein das Gebläse bildender weiterer ßchaufelfcranz (38) angeordnet sind.
β. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet9 daß der ©n den Nachbrenner (8) angeschlossene Wärmetauscher einen Katalysator zur Reduktion von Stickstoffoxyden in den Abgasen des Nachbrenners enthält.
9. Hilfsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (10, 12, 14, 16, 18) weiterhin ein Kühlaggregat zur Klimatisierung der Luft im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges angeordnet ist, welches aus einer von dem Turbinenaggregat (7)6, 38) antreibbaren Luftßebläse (44), einer Entspannungs-
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einrichtung (46) für die vom Luftgebläse aus der umgebenden Atmosphäre des Fahrzeugs angesaugte und in diese zurückgeförderte Luft sowie einen dem Luftgebläse (46) nachgeschalteten indirekten Wärmetauscher (84) besteht, durch welchen Värme aus einem durch den Fahrgastraum geleiteten Luftstroms auf die in der Entspannungseinrichtung (44) gekühlte Luft aus der umgebenden Atmosphäre übertragbar ist.
10. Hilfsaggregat nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der dem Luftgebläse (46) nachgeechaltete Wärmetauscher (84-) ein elektromotorisch antreibbarer Drehspeicher-Wärmetauscher ist.
11. Hilfsaggregat nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c I gekennzeichnet , daß das Kühlaggregat ein scheibenförmiges Turbinenrad (42) aufweist, an dessen einer Seite ein das Luftgebläse bildender ßchaufelkranz (44) und an dessen anderer Seite ein die EntSpannungsvorrichtung bildender weiterer Schaufelkranz (46) angeordnet sind.
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DE2239881A 1971-08-12 1972-08-14 Hilfsaggregat zur nutzbringenden abgasentgiftung fuer die brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges Withdrawn DE2239881A1 (de)

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