DE3000878A1

DE3000878A1 - Auspuffanlagen von verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3000878A1
Application number: DE19803000878
Authority: DE
Inventors: Helfried Dipl.-Phys. 8021 Icking Crede
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-01-11
Filing date: 1980-01-11
Publication date: 1981-07-16

Description

Auspuffanlage von Verbrennungskraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Auspuffanlage von Verbrennungskraftmaschinen gemaß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Beim Betreiben einer WErmapumpenanlage mit beispiels weise einem Dieselmotor als Antrieb des Kältemittel-Kom° pressors kann die AbgaswErme zux aufheizung des Heizungskreislaufs mit herangezogen werden. Der Wärmedbergang von den heißen Abgasen in den Heizungskreislauf erfolgt im Trennwand-Wärmetausch. Je höher dabei die Temperaturdifferenz zwischen den Abgasen und dem Heizungswasser ist, umso wirkungsvoller erfolgt der Wärmetausch.
In der Deutschen Patentanmeldung P 29 22 808.8 des Anmelders ist beschrieben, zur Erhöhung dieser Temperaturdifferenz innerhalb eines als Trennwand-Wärmetauscher ausgebildeten, an den Dieselmotor anflanschbaren Auspuff- rohrs die Abgasleitung mit verengtem Durchtrittsquerschnitt auszuführen, um dadurch die Abgastemperatur merklich zu erhöhen. Es hat-sich nun gezeigt, daß dort, wo die Abgasen tung mit verengtem Durchtrittsquerschnitt in den Trennwand-Wärmetauscher eintritt, Korrosionserscheinungen auftreten und zu einer Leckage führen können. Durch das Leck kann dann Heizungswasser durch die Abgasleitung bis in den Verbrennungsraum der Verbrennungskraftmaschine eindringen und diese beschädigen oder sogar zerstören. Anfänglich geringes Leckwasser wird, solange die Verbrennungskraftmaschine in Betrieb ist, durch den Auspuff hinaus verdampftes werden, muß aber bei einem darauffolgenden Stillstand der Verbrennungskraftmaschine entdeckt werden, um ein Wiederinbetriebsetzen der Verbrennungskraftmaschine und größere Schäden durch ein sich ausweitendes Leck zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Auspuffanlge mit einem als Trennwand-WErmetauscher ausgebildeten Auspuffrohr das Eindringen von Wärmetauschmedium in den Verbrennungsraum der Verbrennungskraftmaschine im Falle einer Leckage zu verhindern und das Auf treten eines Lecks nach außen hin zu signalisieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Auspuffanlage nach dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Um zu verhindern, daß im Falle einer Leckage Wasser in den Verbrennungsraum der Verbrennungskraftmaschine eintritt, können mehrere Maßnahmen, einzeln oder in Kombination getroffen werden. In jedem Fall wird es zweckmäßig sein, die Abgasleitung, in Abgasströmungsrichtung gesehen, stromaufwärts einer möglichen Leckstelle von der Verbrennungskraftmaschine aus abfallend zu installieren. Damit kann in die Abgasleitung eindringendes Wasser nicht zum Verbrennungsraum vordringen, sondern es wird zum Auspuffende abfließen. Sollte so viel Heizungswasser in die Ab- gasleitung eindringen, daß es den gesamten Durchtrittsquerschnitt ausfüllt, so würden die Abgase zurückgehalten und die Verbrennungskraftmaschine stirbt ab. Um sicherzustellen, daß nicht zu viel Wasser durch ein Leck in die Abgasleitung dringen kann, wird es zweckmäßig sein, zumindest in der Zulaufleitung des Wärmetauscher- Auspuffrohrs, möglicherweise aber auch in der Ablaufleitung ein Ventil vorzusehen, welche im Falle einer Leckage die genannten Leitungen verschließen. Das Schließen der Ventile kann immer mit dem Stillsetzen der Verbrennungskraftmaschine erfolgen oder durch einen gesonderten Leckagemelder gesteuert werden.
Vorteilhaft schließt an die Abgasleitung ein dünnes Rohr als Drainage-Leitung an, die während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine durch ein Ventil geschlossen gehalten wird und somit keine Abgase austreten läßt. Das Ventil öffnet sich bei Abschalten der Verbrennungskraftmaschine, so daß evtl. durch ein Leck eingedrungenes Wasser nach unten abfließen könnte. Ein außerhalb des Ventils in die Drainage-Leitung eingebauter, an sich bekannter Wasser-Detektor stellt eingedrungenes Wasser und damit das Vorhandensein eines Lecks fest. Durch geeignete Schaltung kann man dann erreichen, daß die Verbrennungskraftmaschine nicht mehr anspringt und/oder, daß dieser Störfall durch einen Warnton oder ein Lichtsignal angezeigt wird. Damit der Wasser-Detektor in jedem Fall bei einer Leckage anspricht, ist es erforderlich, daß die Drainage-Leitung an einer tiefen Stelle der Abgasleitung anschließt, damit Leckwasser als erstes in die Drainage-Leitung gelangt.
Für den Fall, daß das Ventil in der Drainage-Leitung versagt und auch während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine offen bleibt, ist nahe des Ausgangs der Drainage-Leitung im Aufstellungsraum der Verbrennungskraftmaschine ein Kohlenoxid-Wächter installiert, der austretende Abgase ermittelt und bewirkt, daß die Verbrennungskraftmaschine abschaltet, wenn ein bestimmter Kohlenoxidqehalt in der Luft überschritten wird.
Der Wasser-Detektor und das Schließventil der Drainagelei-tung müssen weit von der Abgasleitung entfernt sein, damit eine Beschädigung durch die hohe Temperatur vermieden wird. Einen gewissen Kühleffekt bringt eine größere Leitungslänge, die untergebracht werden kann, indem die Drainage Leitung bis zum Schließventil spiralförmig gefuhrt wird.
Allerdings soll die Temperatur in der Drainage-Leitung bis zum Schließventil nicht so stark absinken, daß Wasseranteile in den Abgasen kondensieren und sich somit Kondenswasser in der Drainage-Leitung ansammelt.
Tritt während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine ein Leck auf, so wird in die Abgasleitung eindringendes Heizungswasser zunächst verdampfen und zum Auspuffende abgeführt. Indem die Abgasleitung von der Verbrennun-gskraftmaschine zum Wärmetauscher hin abfällt, ist zusätzlich ein Pufferraum geschaffen, der in jedem Fall auch bei größeren Leckwassermengen verhindert, daß Wasser bis zum Verbrennungsraum der Verbrennungskraftmaschine vordringen kann. Bei einem anschließenden Stillstand der Verbrennungskraftmaschine, der das Öffnen des Schließventils in der Drainage-Leitung zur Folge hat, kann eindringendes Heizungswasser durch die Drainage-Leitung abfließen, wo es vom Wasser-Detektor ermittelt wird. Durch den Wasser-Detektor werden die Ventile im Heizungswasserzu- und ablauf des Wärmetauschers geschlossen, so daß maximal die einer Füllung entsprechende Wasr>ermenge durch das Leck aus dem Wärmetauscher austreten kann.
Gesteuert durch den Wasser-Detektor wird ebenfalls das Wiederanspringen der Verbrennungskraftmaschine verhindert.
Tritt das Leck beim Stillstand der Verbrennungskraftmaschine auf, so kann das austretende Wasser direkt durch die dann geöffnete Drainage-Leitung abströmen. Die Ventile im Heizungswasserzu- und -ablauf sind bereits geschlossen. Der Wasser-Detektor verhindert ein Wiederanspringen der Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Schemazeichnung näher erläutert, die eine erfindungemäße Auspuffanlage mit Sicherheitseinrichtung zeigt.
In der Zeichnung stellen 1 die Verbrennungskraftmaschine und 2 die Auspuffanlage dar. Die Auspuffanlage 2 weist ein als Trennwand-Wärmetauscher 3 ausgebildetes Auspuffrohr auf, das durch die Abgasleitung 4 bei 5 an die Verbrennungskraftmaschine 1 angeflanscht ist.
Innerhalb des Trennwand-Wärmetauschers 3 ist die Abgasleitung 4 mit verengtem Durchtrittsquerschnitt geführt. Am Wärmetauscher 3 münden eine Heizungswasserzulaufleitung 6 und eine Heizungswasserablaufleitung 7, in die jeweils ein Magnetventil 8 bzw. 9 eingebaut ist.
Die korrosionsgefährdete Stelle liegt bei A an der Verengung der Abgasleitung 4 beim Eintritt in den Wärmetauscher 3.
In der Abgasleitung 4 befindet sich, in Abgasströmungsrichtung gesehen streaufwärts des Wärmetauschers 3 und der korrosionsgefährdeten Stelle A ein im wesentlichen senkrechtes Leitungsstück 10, das ein Zurückfließen von Leckagewasser in den Verbrennungsraum der Verbrennungskraftmaschine 1 verhindert. Im Boden des sich anschließenden horizontalen Leitungsstücks 11 der Abgasleitung 4 schließt eine spiralförmig geführte Drainage-Leitung 12 an, in deren Ende ein Magnetventil 14 und anschließend ein Wasser-Detektr13 installiert sind.
Nahe dem Ausgang 15 der Drainage-Leitung 12 befindet sich im Aufstellungsraum der Verbrennungskraftmaschine ein Kohlenoxid-Wächter 16 Der Wasser-Detektor 13 und der Kohlenoxid-Wächter 16 sind mit einem Steuergerät 17 der Verbrennungskraftma schine 1 verbunden, um bei Ansprechen die Verbrennungskraftmaschine außer Betrieb zu setzen oder ihr Wiederanspringen zu verhindern. Das Steuergerät 17 beaufschlagt die Magnetventile 8 und 9 des Wärmetauschers 3 sowie das Magnetventil 14 der Drainage-Leitung 12 derart, daß bei Abschalten der Verbrennungskraftmaschine 1 die Magnetventile 8 und 9 geschlossen werden und das Magnetventil 14 geöffnet wird. Bei Inbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine 1 werden dagegen die Magnetventile 8 und 9 geöffnet, während das Magnetventil 14 schließt.
L e e r s e i t e

Claims

Pa t e n t a~nS p r -c h e 1.Auspuffanlage von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere eines Dieselmotors als Antrieb eines Kältemittel-Kompressors in einer Wärmepumpenanlage, mit einem als Trennwand-Wärmetauscher ausgebildeten, an die Verbrennungskraftmaschine anflanschbaren Auspuffrohr mit einer Abgasleitung vereinten Durchtrittquerschnitts zur Überführung von Abgaswärme in einen Heizungskreislauf, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Sicherheitseinrichtung (8-17) zum Verhindern des Eindringens von Wärmetauschmedium, wie Heizungswasser, durch die Abgasleitung (4) in die Verbrennungskraftmaschine (1) und zum Außerbetriebsetzen bzw. Außerbetriebhalten der Verbrennungskraftmaschine im Falle einer Leckage.
2.Auspuffanlage nach Anspruch 1, g e k e n n -z e i c h n e t durch Einrichtungen (8,9) zum Anhalten des Wärmetauschmedium-Umlaufs im Falle einer Leckage.
3.Auspuffanlage nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß in der Zu- und/oder Ablaufleitung (6,7) des Wärmetauschers (3) ein Ventil (8,9) angeordnet ist, das im Falle einer Leckage das Nachfließen von Wärmetauschmedium unterbindet.
4.Auspuffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abgasen tung (4), in Abgasströmungsrichtung gesehen, stromaufwärts einer möglichen Leckstelle (A) zumindest einen von der Verbrennungskraftmaschine (1) abfallenden Rohrabschnitt (10) aufweist.
5.Auspuffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß an einer tiefen Stelle (11) der Abgasleitung (4) eine Drainage-Leitung (12) anschließt, die während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine (1) durch ein Ventil (14) geschlossengehalten ist, das bei Abschalten der Verbrennungskraft maschine öffnet.
6.Auspuffanlage nach Anspruch 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß in die Drainage-Leitung (12) außerhalb des Ventils (14) ein Detektor (13) für eingedrungenes Wärmetauschmediur eingebaut ist, der bei Feststellen von eingedrungenem Wärmetauschmedium ein Wiederinbetriebsetzen der Verbrennungskraftmaschine (1) verhindert und/ooer ein Warnsignal auslöst.
7.Auspuffanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Drainage-Leitung (12) bis zum Ventil (14) spiralförmig geführt ist.
8.Auspuffanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß nahe dem Ausgang (15) der Drainage-Leitung (12) im Aufstellungsraum der Verbrennungskraftmaschine (1) ein Kohlenoxid-Wächter (16) installiert ist.