DE3007962A1

DE3007962A1 - Abgasreinigungsanlage

Info

Publication number: DE3007962A1
Application number: DE19803007962
Authority: DE
Inventors: Helfried Dipl.-Phys. 8021 Icking Crede
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-01
Filing date: 1980-03-01
Publication date: 1981-09-10

Description

Abgasreiniqungsanlage
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage bei einem stationären oder einem F#ahrzeug-Verbrennungs motor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Abgasreinigung in Verbindung mit einem Kraftfahrzeugmotor ist aus der DE-OS 21 49 506 bekannt. Die dort vorgesehene Abgasreinigung beruht auf dem Prinzip der plötzlichen adiabatischen Volumenvergrößerung der Motorabgase zwecks Herabsetzung der Abgastemperatur auf den kritischen Punkt, um Kondensieren der im Motorabgas enthaltenen Wasserpartikel an den als Kern dienenden feinen Rußteilchen und in Lösunggehen anderer giftiger Abgasbestandteile zu bewirken. Da in Sommermonaten bei hoher Umgebungstemperatur die Temperaturabsenkung durch adiabatische Volumenvergrößerunq nicht ausreicht, erfolgt zusätzlich eine Kühlung des Abgasreinigers durch eine Kältemaschine. Diese Kältemaschine kann einerseits mit einem über die zichtmaschine des Kraftfahrzeugmotors angetriebenen Käitemittelverdichter arbeiten oder andererseits eir ~ rbtionskältemaschine sein.
Das Verfahren nach der DE-OS 21 49 506 zur Abgasreinigung arbeitet insofern noch unvollkommen, als die in den Motorabgasen enthaltenen Schadstoffe nicht in der angestrebten Vollständigkeit in gebildetem Abgaskondensat niedergeschlagen werden.
In der DE-Patentanmeldung P 29 13 580.6-13 ist eine Abgasreinigung eines Dieselmotors insbesondere in Verbindung mit einer durch den Dieselmotor angetriebenen Wärmepumpenanlage beschrieben, welche Wärmepumpenanlage mit einem auf einem niedrigen Temperaturniveau nahe OOC befindlichen Wasserspeicher arbeitet. Die Motorabgase werden beispielsweise durch diesen Wasserspeicher vorgekühlt, wonach sie durch zuvor angesammeltes Abgaskondensat geleitet werden, dem einerseits das neugebildete Abgaskondensat zufließt und i+em andererseits Rußteilchen und sonstige Schadstoffe in den Motorabgasen nahezu vollständig niedergeschlagen werden. Durch Aufstellen des Kondensatsammelbehälters in unmittelbarer Nachbarschaft des auf einem niedrigen Temperaturniveau befindlichen Wasserspeichers kann das gesammelte Abgaskondensat zusätzlich kühl gehalten werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Anwendung des zuletzt beschriebenen Verfahrens eine Abgasreinigungsanlage bei einem stationären oder einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Abgasreinigungsanlage gelöst, wie sie durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Da bei stationären Verbrennungsmotoren häufig und bei Fahrzeugmotoren meistens kein geeigneter Wärmeabnehmer zur Kühlung der Motorabgase zur Verfügung steht, ist wie im Falle der DE-OS 21 49 506 eine durch den Verbrennungsmotor angetriebene Kältemaschine vorzusehen. Um die Kühlleistung der Kältemaschine und damit deren Leistungsbedarf in Grenzen zu halten, ist es zweckmäßig, die Motorabgase vor dem Durchleiten durch den Kondensatsammelbehälter vorzukühlen, sei es durch adiabatische Volumenvergrößerung oder sei es mittels eines dem Fahrtwind und/oder einem Gebläsewind ausgesetzten Trennwand-Wärmetauschers.
Bei einer Kältemaschine mit Kältemittelverdichter erfolgt der Antrieb durch den Strom der Lichtmaschine oder direkt von der Motorkurbelwelle oder -nockenwelle aus. Für den Kältemittelkondensator ist ein durch den Fahrtwind und/oder mit einem Gebläse gekühlter Trennwand-Wärmetauscher vorzusehen.
Das sich während des Betriebs des Verbrennungsmotors ansammelnde Abgaskondensat muß von Zeit zu Zeit abgeführt werden. Zweckmäßig ist es, mit dem Kondensatsammelbehälter über einen Überlauf einen Kondensataufbewahrungsbehälter zu verbinden, der groß genug ist, die aus einer Treibstofftankfüllung gebildete Abgaskondensat menge aufzunehmen. Beim Tanken könnte dann dieser Kondensataufbewahrungsbehälter entleert werden. Um die stark sauren Kondensate zu neutralisieren, kann entsprechend dem im Kondensataufbewahrungsbehälter gemessenen pH-Wert Lauge aus einem Laugenspeicher zugeführt werden, bis das Kondensat einen gewünschten oberen Wert des pH-Wertes erreicht hat.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnung näher erläutert, in der schematisch eine Abgasreinigungsanlage dargestellt ist.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Abgasreinigungsanlage in Verbindung mit einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor 1 dargestellt. Die Motorabgasleitung 2 ist zur Vorkühlung der Motorabgase zunächst durch einen im Fahrtwind 3 liegenden Trennwand-Wärmetauscher 4 geführt. Ein Gebläse 5 sorgt unterstützend für einen ausreichenden Luftdurchsatz auch bei Stillstand des Fahrzeugs. Im Wärmetauscher 4 wird die Abgastemperatur von beispielsweise 5000C auf etwa 1000C heruntergekühlt.
Die vorgekühlten Motorabgase erfahren dann zur weiteren Abkühlung (und Geräuschdämpfung) eine adiabatische Volumenvergrößerung in einem Auspufftopf 6, von dem aus die Motorabgase in einen Kondensatsammelbehälter 7 unterhalb dem Spiegel 8 zuvor angesammelten Abgaskondensats eingeleitet werden. Das Abgaskondensat in dem Kondensatsammelbehälter 7 wird durch den Verdampfer 9 einer Kältemaschine 10 auf einer Temperatur von z.B. l0 C gehalten.
Damit wird eine weitere Abkühlung der das Abgaskondensat durchtretenden Motorabgase erreicht, was eine weitgehende Kondensation der in den Motorabgasen enthaltenen kondensierbaren Anteile und die Bindung von Schadstoffen zur Folge hat, wie im einzelnen in der erwähnten DE-Patentanmeldung P 29 13 580.6-13 beschrieben ist. Der Kältemittelverdichter 11 der Kältemaschine 10 ist über einen Keilriemen 12 vom Motor 1 angetrieben und die Wärmeabfuhr erfolgt im Kondensator 13 durch den Fahrtwind, evtl. unterstützt durch Gebläsewind.
Aus dem Kondensatsammelbehälter 7 werden die gekühl- ten und gereinigten Motorabgase oberhalb dem Kondensatspiegel 8 durch die Abgasleitung 14 abgezogen. Um zu verhindern, daß die von kalten Motorabgasen durchströmte Motorabgasleitung 14 bei tiefen Außentemperaturen vereist, ist zumindest deren Endbereich von einer thermischen Isolierung 15 umgeben.
Die Motorabgasleitung 14 wird auch zweckmäßig mit einem an sich bekannten Prallabscheider 16 versehen, der verhindert, daß der in den Motorabgasen noch enthaltene feine Feuchtigkeitsnebel in die Außenluft gelangt. Die Rückführungsleitung 17 vom Prallabscheider 16 mündet entweder in den Kondensatsammelbehälter 7 oder, wie dargestellt, zweckmäßig in einen Kondensataufbewahrungsbehälter 18, der durch eine Überlaufleitung l9 mit dem Kondensatsammelbehälter 7 verbunden ist. Bei einer Rückführung in den Kondensatsammelbehälter 7 muß die Rückführungsleitung 17 unterhalb dem Kondensatspiegel 8 einmünden, also möglichst nahe am Behälterboden, weil sonst das zurücktröpfelnde Kondensat vom Abgasstrom wieder erfaßt und erneut in die Motorabgasleitung 14 geführt wird.
Der Kondensataufbewahrungsbehälter 18, in den überschüssiges Abgaskondensat aus dem Kondensatsammelbehälter 7 einfließt, hat eine ausreichende Kapazität zumindest für die durch eine Treibstofftankfüllung erzeugte Abgaskon densatmenge. Mit dem Tanken kann dann jeweils der Kondensataufbewahrungsbehälter 18 z.B. durch ein Ablaßventil 20 entleert werden. Der Uberlauf 19 mündet im Kondensatsammelbehälter 7 unterhalb dem Kondensatspiegel 8, entfernt von der Motorabgaseinmündung-21, damit keine Motorabgase in den Kondensataufbewahrungsbehälter 18 gelangen.

Claims

Patentansprüche: @ Abgasreinigungsanlage bei einem stationären oder einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor, mit einer von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Kältemaschine zur Abkühlung der Motorabgase zwecks Kondensierens von in den Abgasen enthaltenen Wasserteilchen und Niederschlagens von in den Abgasen enthaltenen Rußparti-keln oder Schadstoffen in dem Kondensat, und durch Einrichtungen zum Auffangen, Sammeln und Abfahren des Kondensats, dadurch g-e k e n nz e i c h n e t, daß die Motorabgasleitung (2) in einen Kondensatsammelbehälter (7) unterhalb dem Kondensatspie gel (8) geleitet und aus dem Kondensatsammelbehälter (7) oberhalb dem Kondensatspiegel (8) abgeleitet ist.
2.Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1, g e k eln nz e i c h n e t durch einen Motorabgas-Vorkühler (4) zur Anordnung im Fahrtwind und/oder Gebläsewind.
3.Abgasreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kältemaschine (10) zur Kühlung des gesammelten Abgaskondensats angeordnet ist.
4,Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß in der aus dem Kondensatsammelbehälter (7) herausgeführten Motorabgasleitung (14) ein Prallabscheider (17) zum Zurückführen von mit den Motorabgasen mitgerissenen Kondensatteilchen angeordnet ist.
5.Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die aus dem Kondensatsammelbehälter (7) herausgeführte Motorabgasleitung (14) zumindest in ihrem Endbereich thermisch isoliert (15) ist.
6.Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Kondensataufbewahrungsbehälter (18), der durch eine Überlaufleitung (19) mit dem Kondensatsammelbehälter (7) verbunden ist, welche Überlaufleitung (19) bis unter den Kondensatspiegel (8) im Kondensatsammelbehälter (7) reicht.
7.Abgasreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t durch einen pH-Messer (22) für das Abgaskondensat und einen durch den pH-Messer gesteuerten Laugenspeicher (23) zur Abgabe von Lauge in den Kondensatsammelbehälter (7) bzw. -aufbewahrungsbehälter (18) bei Unterschreiten eines bestimmten pH-Wertes.