DE2430983A1

DE2430983A1 - Verbrennungsmotor, der verbrennungsgase mit erniedrigtem gehalt an toxischen bestandteilen emittiert

Info

Publication number: DE2430983A1
Application number: DE2430983A
Authority: DE
Inventors: Jerzy Dr Ing Wojciechowski
Original assignee: INST CIEZKIEJ SYNTEZY ORGA; INSTYTUT CIEZKIEJ SYNTEZY ORGANICZNEJ KEDZIERZYNA (POLEN)
Current assignee: INST CIEZKIEJ SYNTEZY ORGA; INSTYTUT CIEZKIEJ SYNTEZY ORGANICZNEJ KEDZIERZYNA (POLEN)
Priority date: 1973-07-12
Filing date: 1974-06-27
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DD111959A5; FR2237059B3; FR2237059A1; IT1017075B; SE7409148L; GB1473694A

Description

Instytut Ciezkiej Syntezy Organiczneo - 27. Juni 1974 "BLACHOWNIA", EZ/Hu

Kedzierzyn, Polen . PL 2143

Verbrennungsmotor, der Verbrennungsgase mit erniedrigtem Gehalt an toxischen Bestandteilen emittiert

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, der Verbrennungsgase mit erniedrigtem Gehalt an toxischen Bestandteilen emittiert, wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickstoffoxide.

In bekannten Konstruktionen von Verbrennungsmotoren erfolgt der Verbrennungsprozeß von in Luft zerstäubtem Kraftstoff auf homogene Weise in einer Verbrennungskammer.

Im Hinblick auf die kurze Verweilzeit des Kraftstoffs in der Verbrennungskammer erfolgt die Oxidation nicht vollständig und bewirkt, daß die Verbrennungsabgase gewisse Mengen an Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffen sowie Stickstoffoxidaienthalten, welche durch die Oxidation von Luflt in Stickstoff entstehen und deren Entstehung durch die hohe Temperatur in der Verbrennungskammer begünstigt wird. Diese Verunreinigungen sind toxisch und sind daher für die Umgebung gefährlich, insbesondere

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in Gebieten mit großem Kraftverkehrsaufkommen.

Aus den DT-PSn 1 214- 937 und 1 252 469 sind Verfahren zur Beseitigung von toxischen Verunreinigungen aus Verbrennungsabgasen bekannt. Gemäß diesen Verfahren werden Vorrichtungen eingesetzt, die nach dem Prinzip der Absorption von Verunreinigungen arbeiten, wobei als Absorptionskörper Koks, eine keramische Masse oder eine alkalische Masse aus Calciumcarbonat und Magnesiumoxid verwendet werden.

Aus den DT-PSn 1 230 617, 1 289 537 und 1 291 339 sind Vorrichtungen zur Entgiftung von Verbrennungsabgasen aus Verbrennungsmotoren bekannt,, die katalytisch wirkende Füllkörper aufweisen. Auf diesen Füllkörpern laufen Bedox-Beaktionen ab, wodurch die toxisch wirkenden Verunreinigungen beseitigt werden. Diese Vorrichtungen, auch Nachbrenner genannt, sind im Auspuff system der Verbrennungsmotoren eingebaut. Die Nachbrenner sind im Betrieb jedoch nachteilig, weil sie eine sorgfältige Wartung, einen häufigen Wechsel und häufige Regenerierung des Katalysators erfordern. Außerdem bildet das Katalysatorbett für die durchströmenden Verbrennungsgase einen Widerstand, was von großem Einfluß auf den regelmäßigen Arbeitsgang des Verbrennungsmotors ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbrennungsmotor anzugeben, bei den die Verbrennung der Kraft st off mischung effektiver verläuft und der es ermöglicht, die Menge der mit den Verbrennungsabgasen in die Atmosphäre abgegebenen toxischen Bestand-

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teile zu verringern.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors Metalleleaeofce angeordnet sind, die als Verbrennungskatalysatoren wirken.

Das katalytisch^ Metallelepent kann aus mindestens einem perforierten oder nichtperforderten Blech, aus Gittern oder Stäben bestehen, die aus einer Eise-Nickel- oder Eisen-Chrom-Legierung, aus Nickel oder hitzebeständigem Stahl hergestellt sind. Das katalytisch^ Metallelement ist entweder am Motorkopf

dann oder am Kolben befestigt, wobei es/die Kolbenbewegung mitmacht und zwar derart, daß im oberen Kuhepunkt des Kolbens das katalytisehe Metallelement eine maximale Eintauchtiefe erreicht.

Die Oxidation des Kraftstoffs erfolgt im erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor nicht nur auf homogene Weise im freien Baum der Verbrennungskammer, sondern auch an der Oberfläche der katalytisehen Metallelemente auf heterogene Weise, was den Verbrennungsprozeß bedeutend beschleunigt und den Gehalt an nichtoxidierten Kohlenwasserstoffen und an Kohlenstoffmonoxid herabsetzt. Es wurde auch festgestellt, daß die quantitative Menge an Stickstoffoxiden erniedrigt wurde, was durch die katalytieche Beduktion dieser Oxide an der Oberfläche des Katalysators erklärt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Aueführungbbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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Fig. 1, a, b zwei senkrecht aufeinanderstellende axiale Schnitte durch eine Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors, in der das katalytische Elemente am Motorkopf befestigt ist,

Fig. 2, a, b in gleicher Darstellungsweise eine Verbrennungskammer, in der das katalytische Metallelement am Kolben des Motors angeordnet ist.

Ein katalytisches Metallelement 1 in Form eines perforierten oder nichtperforierten Blechs, eines Gitters oder von Stäben, hergestellt aus einer Eisen-Nickel- oder Eisen-Chrom-Legierung aus Nickel oder hitzebeständigem Stahl, ist derart am Motorkopf 2 (Fig. 1) befestigt, daß es im oberen Totpunkt des Kolbens 3 die maximale Eintauchtiefe erreicht.

Das katalytische Metallelement 1 kann auch am Kolben 3 (Fig. 2) befestigt sein und macht dann die Kolbenbewegungen mit.

In den Ausführungsbeispielen ist ein katalytisches Metallelement in einer der Kammern eines zylindrischen Hochdruckmotors eingebaut und am Kopf des Motors oder am Kolben befestigt. Während der Arbeit des Motors wurden Proben von Verbrennungsabga-

aus
sen/zwei Kammern gleichzeitig entnommen, wobei nur in einer Kammer ein katalytisches Metallelement^angeordnet war. Die durchgeführten Analysen gestatten die einzelnen Bestandteile der Verbrennungsgase quantitativ zu vergleichen.

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Sie Ergebnisse der Analysen der Verbrennungsabgase, welche aus den Kammern mit einem katalytisehen Element und aus den Kammern ohne dieses Element emittiert wurden, sind in der nachstehenden Tabelle zum Vergleich zusammengestellt.

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Tabelle

Art des katalytisehen Hetalleleaents

Zusammensetzung des katalytisehen Metallelements

Zusammensetzung der Verb rennung sab ga se
aus einer Kammer mit
katalytischem Element

Zusammensetzung der Verbrennungsabgase aus einer Kammer ohne katalytischem Element

O	O
33	CO
Q.	OO
	OO
"s»	cn
r"	>«^
Z	O
CO	(O
το	O
O	cn
m
η

1. Perforiertes Blech 30nz40mz2m Lochdarchaeeser 3 am Icheenabstand 5 mm

Legierung 50% Fe 50% Ni

OO 0,012 Vol.% Kohlenwasserstoffe 0,020 Vol.% Stickstoffoxide 0,01 Vol.%

CO 0,1 Vol.%

Kohlenwasserstoffe - 0,12 Vol.%

Stickstoffoxide 0,025 Vol.%

2. Perforiertes Blech 30 am χ 10 mm χ 2 mm Lochdurchmesser 3 mm i-cheenab stand 5 mm

Legierung

50% Pe 50% Cr

CO 0,013 Vol.% Kohlenwasserstoffe 0,020 Vol.% Stickstoffoxide 0,012 Vol.%

CO 0,1 Vol.%

Kohlenwas-

werstoffe 0,12 Vol.%

Stickstoffoxide 0,025 Vol.%·

3- Perforierte Scheibe
30 ma χ 2 mm
Lochdurchmesser 3 ma

raffiniertes Nickel mit einem Ni-Gehalt von 99,9%

CO 0,010 Vol.% Kohlenwasserstoffe 0,015 Vol.% Stickstoffoxide 0,008 Vol.%

4. Gitter 30 χ 40 ma Stabdicke 1 am Maechenweite 5 x 4 mm und 2,5 x 2 ma

hitzebeständiger Stahl

Zusammensetzung

Fe 74%

Cr 25%

Ti 0,8 %

C 0,2 %

Co 0,015 Vol.% Kohlenwasserstoffe 0,040 Vol.% Stickstoffoxide 0,015 Vol.%

- " -ISJ

CO CD CQ CO CO

5. Niclitperf orierte s Blech 30 χ 2 nil

Hitzebeständiger Stahl

Zusammensetzung

Fe 74·%

Cr 25%

Ti * 0,8%

C 0,2%

GO 0,018 Vol.%

Kohlenwasserstoffe 0,060 Vol.% Stickstoffoxide 0,017 Vol.%

GO 0,1 Vol.%

Kohlenwasserstoffe 0,12 Vol.%

Stickstoffoxide 0,025 Vol.%

O	O
	(O
O	OO
'2.	OO
Γ"	cn

	^**
co	ο
"α	CD O
m
CTE
D

6. Gitter 30 χ 4-0 na Stabdicke 1 mm

Maschenweite 5 x 4· mm und 2,5 x 2 mm

raffiniertes Nickel mit einem Ni-Gehalt von 99,9%

CO 0,015 Vol.% Kohlenwasserstoffe 0,040 Vol.% Stickstoffoxide 0,015 Vol.%

7· Stäbe mit einem Durch ^v messer' von 3

hitzebeständiger Stahl

Zusammensetzung

Fe 74%

Cr 25%

Ti 0,8%.

C 0,2%

CO 0,018 Vol.% Kohlenwasserstoffe 0,050 Vol.% Stickstoffoxide 0,015 Vol.%

8. Perforiertes Blech 30 χ 40 χ 2 mm Lochdur eine s ser 3 mm Achsenabstand 5

Legierung 50% Fe 50% Ni

CO 0,010 Vol.%

Kohlenwasserstoffe 0,018 Vol.% Stickstoffoxide 0,010 Vol.%

■Kr co

CD CD OO CO

Claims

Patentansprüche

Verbrennungsmotor, welcher Verbrennungsgase mit erniedrigtem Gehalt an toxischen Bestandteilen emittiert, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbrennungskammer des Motors ein katalytisches Metallelement (1) angeordnet ist, welches am Motorkopf (2) bzw. am Kolben (3)»

dann
wobei es/die Kolbenbewegung mitmacht, derart befestigt ist, daß es im oberen Totpunkt des Kolbens (3) die größte Eintauchtiefe erreicht.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytische Metallelement mit einer maximierten Oberfläche aus mindestens einem perforierten Blech, einem Gitter oder aus Stäben besteht.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytische Metallelement aus nichtperforiertem Blech besteht.
4-, Verbrennungsmotor nach Anspruch Λ bis 3, dadurch gekenn-

Metall;
zeichnet, daß das katalytische Element aus einer Eisen-Chrom-, Eisen-Nickel-Legierung aus Nickel oder hitzebeständigem Stahl hergestellt ist.

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5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytische Metallelement aus 50% Eisen und 50% Nickel oder aus 50% Eisen und 50% Chrom besteht.
6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytische Metallelement aus einer raffinierten, hitzebeständigen Legierung besteht mit einem Gehalt von 99»9% reinem Nickel.
7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytische Metallelement aus hitzebeständigem Stahl mit 74% Fe, 25#Cr, 0,8% Ti, 0,2% G besteht.

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