DE2934591A1

DE2934591A1 - Verfahren zur entgiftung der abgase eines verbrennungsmotors und abgasreiniger fuer ein solches verfahren.

Info

Publication number: DE2934591A1
Application number: DE19792934591
Authority: DE
Inventors: Helfried Dipl.-Phys. 8021 Icking Crede
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-27
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1981-03-12

Description

Verfahren zur Entgiftung der Abgase eines
Verbrennungsmotors und Abgasreiniger für ein solches Verfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgiftung der Abgase eines Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Abgasreiniger für ein solches Verfahren.
Aus der DE-OS 27 44 615 ist es bekannt, zum Entgiften der Abgase und Nutzbarmachen der Abwärme eines als An trieb für eine Heizungs-W-irmenurnpen.lnlage benutzten Dieselmotors die Motorabgase zunächst durch Abgabe eines Teils ihres Warmeinh]ts an den Heizungskreislauf und dann durch Trennwand-Wärmætausch mit einem als Wärmequelle für den Verdampfer der Wärmepumpenanlage dienenden Wasserspeicher, dem auch Wärme durch umgebende Wärmequellen zugeführt wird und der auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe 0 C steht, zu k üblen. Eine Wärmepumpenanlage mit einem solchen auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe 00 C stehenden Wasserspeicher ist in der DE-AS 26 34 233 beschrieben, auf die zur näheren Erläuterung dieser Wärmepumpenanlage verwiesen wird. Durch den Trennwand-Wärmetausch der Motorabgase mit dem Wasserspeicher erfolgt eine drastische Abkühlung dieser Motorabgase bis auf etwa 5 bis 200 C, wodurch die kondensierbaren Anteile in den Motorabgasen kondensieren und Schadstoffe im gebildeten Kondensat gelöst werden.
In der deutschen Patentanmeldung P 29 13 580.6-13 wurde dann vorgeschlagen, zur weiteren Verbesserung der Abgasreinigung und insbesondere zur verbesserten Niederschlagung von Ruß- und Teerpartikeln sowie sonstiger Schadstoffe, die durch Trennwand-Wärmetausch mit dem auf einem niedrigen Temperaturniveau stehenden Wasserspeicher gekühlten Motorabgase durch zuvor niedergeschlagenes Abgaskondensat zu leiten. Hierzu wird die aus dem Wasserspeicher geführte Motorabgasleitung in einen neben dem Wasserspeicher aufgestellten Behalter tür Abgaskondensat geleitet, wobei die Motorabgasleitung unterhalb des Kondensatspiegels mündet. Aus den hochsprudelnden Motorabgasen verbinden sich verbliebene Schadstoffe wie Ruß- und Teerpartikel mit dem Abgaskondensat, so daß auf ein Höchstmaß gereinigte Motorabgase über dem Kondensatspiegel austreten, von wo sie abgeführt werden. In dem Behälter sich ansammelndes Abgaskondensat wird intermittierend oder kontinuierlich in die Kanalisation gegeben, wobei, falls nötig, Neutralisierungschemikalien zugeschlagen werden können. Eine weitere Verbesserung der Abgasreinigung ergibt sich, wenn die Motorabgase durch eine Batterie hintereinandergeschalteter, Abgaskondensat enthaltender Reinigungsbehälter geleitet werden.
Durch die zuvorige Kühlung der Motorabgase in einer den Wasserspeicher durchlaufenden langen Leitung mit zum Teil ansteigenden Leitungszweigen vor dem Eintritt der Motorabgase in den Reinigungsbehälter stellt sich das Problem der Verrußung der Motorabgasleitung mit damit verbundener Querschnittsverengung ein. Eine zu starke Querschnittsverengung der Motorabgasleitung bewirkt am Motor einen einem sauberen Spülwechsel abträglichen Gegendruck und kann somit nicht zugelassen werden. Problematisch ist auch, wenn insbesondere bei Stillstand der Wärmepumpenanlage in Leitungsabschnitten Kondensat zurückbleibt, welches das Leitungsmaterial angreift. Eine innere Verrundung der Motorabgasleitung beeinträchtigt zudem sehr den erwünschten Wärmeübergang von den Motorabgasen in den Wasserspeicher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das beschriebene Verfahren zur Abgasentgiftung so auszugestalten, daß die genannten Probleme wie Verrußung der Motorabgasleitung und Ansammeln von Abgaskondensat in der Motorabgasleitung vermieden werden.
Die gestellte Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ein Abgasreiniger für das erfindungsgemaße Verfahren ist im Anspruch 4 beschrieben. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Wesentliches Merkmal vorliegenden Abgasent.iftungs verfahrens ist, daß die Motorabgase durch das gesammelte Abgaskondensat selbst, das sie durchtreten, gekühlt werden, welches Abgaskondensat seinerseits gekühlt wird. Bei Anwendung des Verfahrens bei einem Verbr.-motDr als Antrieb einer Heizungs-Wärmepumpenarllage mit einem als WärmequelLe für den Verdampfer der Wärmepumpenanlage dienenden Wasser -speicher, dem auch Wärme durch umgebende Wärmequellen zugeführt wird und der auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe 0o C steht, erfolgt die Kühlung des gesammelten Abgaskondensats einfach dadurch, daß das Kondensat-Behältnis innerhalb des Wasserspeichers angeordnet wird. Das gesammelte Abgaskondensat steht damit durch die Wandung des Behältnisses in ständigem Wärmetausch mit dem kalten Speicherwasser, so daß einerseits wie beabsichtigt das Abgaskondensat gekühlt und andererseits, wie ebenfalls erwünscht, der Wärmeinhalt der Motorabgase weitgehend in das Speicherwasser überführt wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die heißen Motorabgase, nachdem sie in zweckmäßiger Weise einen Teil ihres Wärmeinhalts durch Trennwand-Wärmetausch in einen Heizungskreislauf abgegeben haben, ohne vorherigen Umweg unmittelbar in das Kondensat-Behältnis geleitet. Die bisher vorgesehene, durch den Wasserspeicher geführte lange Motorabgasleitung zur vorherigen Kühlung der Motorabgase vor ihrem Eintritt in das Kondensat-Beh-iltnis entfällt. Damit stellt sich auch nicht mehr das Problem der Querschnittsverengung durch Verrußung und des Ansammelns von Abgaskondensat in Leitungssenkunqen.
Die benötigte Abgasleitung, die vom Verbrennungsmotor vorteilhaft nach Trennwand-Wärmetausch mit dem Heizungs- kreislauf, unmittelbar in das Kondensat-Behiltnis unterhalb des Kondensatspiegeis einmündet, ist vergleichsweise kurz. Damit ergibt sich nicht nur eine Vereinfachung, auch die Geräuschentwicklung bzw. - dämpfung hat man besser im Griff. Die Abgasleitung kann vom Dieselmotor im wesentlichen abfallend verlegt werden, so daß sich keine Kondensatansammlungen innerhalb der Leitung, auch nicht bei Stillstand der Wärmepumpenanlage einstellen. Das Mündungsende der Motorabgasleitung ist unterhalb des Kondensatspiegels vorteilhaft in einigen Windungen nach unten zum Boden des Behältnisses geführt, so daß die Motorabgase vor dem Austritt aus der leitung bereits vorgekühlt sind. Ein Verrußen dieser Leitungswindungen ist ausgeschlossen, da bei jedem Stillstand der Wärmepumpenar.-lage Abgaskondensat in den Windungen hochsteigt und diese auswäscht.
Anstelle eines einzigen Kondensat-Behältnisses kön -nen zur weiteren Verbesserung der Abgasreinigung auch mehrere gekühlte Kondensat-Behältnisse zu einer Batterie hintereinander geschlossen werden. Die oberhalb eines Konden satspiegels eines vorderen Behältnisses abgezogenen Motorabgase werden dann zum Boden des nachfolgenden Kondensatbehältnisses geleitet.
Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand beigefügter Schemazeichnung ein nach diesem Verfahren arbeitender Abgasreiniger beschrieben.
Der Abgasreiniger weist ein Behältnis 1 zum Sammeln von Abgaskondensat auf. Das Behältnis 1 ist durch einen Deckel 2 verschlossen, durch den einerseits eine Motorabgas- Zuführleitung 3 und eine Motorabgas-Abführleitung 4 geführt sind. Die Motorabgas-Zuführleitung 3 ist unterhalb des Kondensatspiegels 5 in Windungen 6 zum Boden 7 des Behältnisses 1 geführt. Eine in das Abgaskondensat eintauchende und aus dem Behältnis 1 herausgeführt Leitung 8 dient zum kontinuierlichen oder intermittierenden Abführen von Abgaskondensat.
Das Behältnis 1 ist innerhalb eines Wasserspeichers 9 angeordnet, der Teil einer Wärmepumpenanlage 10 ist und auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe 0o C steht. Die Wärmepumpenanlage 10 setzt sich aus einem durch einen Dieselmotor 11 angetriebenen Verdichter V, einem in den Wasserspeicher 9 eintauchenden Verdampfer 12, einem Kondensator 13 und aus einer Drossel 14 zusammen. Der Wasserspeicher 9 dient als Wärmequelle, der durch den Kältemittelverdampfer 12 Wärme entzogen wird, die im Kondensator 13 einem Heizungskreislauf 15 zugeführt wird. In den Wasserspeicher 9 gelangt einerseits Abgaswärme über das Abgaskondensat und die Wandung des Behältnisses 1 und andererseits, wie durch Pfeile angedeutet, Umgebungswärme.
Die Abgasleitung 16 des Dieselmotors 11 ist auf kurzem Wege mit der Zuführleitung 3 des Behältnisses 1 verbunden, wobei die Leitungen 16 und 3 abfallend verlegt sein sollten, um Kondensatansammlungen innerhalb der Leitung bei Stillstand der Wärmepumpenanlage zu vermeiden. Wie dargestellt, steht die Motorabgasleitung 16 über einen Wärmetauscher 17 mit dem Heizungskreislauf 15 in Verbindung, um Abgaswärme direkt, db. ohne Umweg über die Wärmepumpenanlage, dem Heizungskreislauf zuzuführen. Dabei erfolgt eine erste Absenkung der Motorabgastemperatur auf Werte, welche die Verwendung von Kunststoffmaterialien für den Abgasreiniger erlauben.
Erfolgt im Behältnis 1 noch keine ausreichende Kühlung der Motorabgase, so können diese noch durch nachgeschaltete Abgasreiniger geleitet werden, indem die Abführleitung 4 des ersten Abgasreinigers mit der Zuführleitung 3 des zweiten Abgasreinigers verbunden wird usw.

Claims

P a t e n t a fl p r ü c h e: 1. Verfahren zur Entgiftung der Abgase eines Verbrennungsmotors, gemäß dem die Motorabgase auf ein niedriges Temperaturniveau gekühlt werden, um kondensierbare Anteile in den Motorabgasen zu kendensieren, und die Motorabgase durch niedergeschlagenes Abgaskondensat geleitet werden, um Schadstoffe in gebildetem kondensat u lösen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Kühlung der- Motorabgase das Abgaskondensat gekühlt wird und die Motorabgase durch das gekühlte Abgaskondensat geleitet werden.

Veri ahren nach Anspruch 1 ur Anwendung bei einem Verbrennungsmotor als Antrieb einer Heizungs-Wärmepum penanlage, dadurch q e k e n n z e i c h n e t, daß das Abgaskondensat: durch direkten oder indirekten Trennwand-wärmetausche Init der Saugseite des Kältemittelkreislaufs gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c ti n e t, daß die Motorabgase durch Trennwand-Wärmetausch mit dem geekiihlten Abgaskondensat vorgekühl t und anschließend bei. direktem Durchleiten durch das Abgaskondensat wei tergekühl t werden.

4. Abgasreiniger für das Verfahren gemäß Anspruch 1 mit zumindest einem Behältnis zum Sammeln von Abgaskon densat und einer Motorabgaszu- und abführleitung zum Durchleiten der Motorabgase durch das Abgaskondensat, g e -k e n n z e i c h n e t durch ein zum Trennwand-Wrmetausch mit einer Kühl einrichtung (Wasserspeicher 9) vorgesehenes Kondensat-Behältnis (1), in das die vom Verbrennungsmotor (11) im wesentlichen abfallend verlegte Motorabgaszuführleitung (16, 3) unterhalb des Kondensatspiegels (5) einmündet.

5. Abgasreiniqer nach Anspruch 4, zur Anwendung bei einem Verbr-motor als Antrieb einer Heizungs-wärmepumpen anlage mit: einem als wärmeguelie für den Verdampfer der Wärmepumpenanlage dienenden Wasserspeicher, dem auch Wärme durch umgebende Wärmequellen zugeführt wird und der auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe Oo C steht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Kondensat-Behältnis (1) zur Anordnung innerhalb des Wasserspeichers (9) vorgesehen ist.

6. Abgasreiniger nch Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Motorabgas-Zuführlei- tung (3) innerhalb des kendensat-Behältnisses (1) in windungen (6) zum Boden des Behältnisses geführt ist.