DE3015483A1

DE3015483A1 - Russbehandlungseinrichtung fuer dieselmotor

Info

Publication number: DE3015483A1
Application number: DE19803015483
Authority: DE
Inventors: Seishi Yasuhara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE3015483C2; JPS55142920A; US4345429A

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rußbehandlungseinrichtung zum Behandeln des Rußes, der in den Abgasen enthalten ist, die von Dieselmotoren abgegeben werden.

Es ist bei Dieselmotoren bekannt, einen Rußsammler in der Abgasanlage des Motors vorzusehen, um den Ruß zu entfernen, der in den Abgasen enthalten ist, die vom Motor abgegeben werden. Beim Stand der Technik wird der Ruß allerdings dann gesammelt, wenn der Motor unter Betriebsbedingungen mit niedriger Drehzahl oder leichter Last arbeitet, und der derart gesammelte Ruß wird mit Hilfe der Abgase bei hohen Temperaturen während hoher Drehzahl oder hoher Last verbrannt, um das Innere des Rußsammlers zu reinigen. Gemäß den Betriebsbedingungen liegt deshalb eine Neigung vor, daß der Ruß zu sehr im Sammler angehäuft wird, mit dem Ergebnis, daß die Sammel- und Verbrennungswirkung des Rußes verringert werden. Da der Ruß im Sammler gemäß dem Stand der Technik verbrennt, werden zusätzlich sogar Fangmaterialien im Sammler zum Einfangen des Rußes gemeinsam mit dem Ruß unter schlechten Bedingungen verbrannt, und es besteht die Gefahr, daß eine große Menge an Ruß aus dem Sammler entweicht, ohne verbrannt zu werden.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Rußsammeieinrichtung für einen Dieselmotor vorzusehen, welche alle Nachteile aus dem Stand der Technik ausräumt und Ruß sammelt sowie den gesammelten Ruß in den Treibstoff einmischt, um den Ruß wieder zusammen mit dem Treibstoff zu verbrennen .

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Um dieses Ziel zu erreichen, umfaßt die Rußbehandlungseinrichtung für einen Dieselmotor gemäß der vorliegenden Erfindung einen Rußsammler, der in dessen Abgasanlage angeordnet ist, um den Ruß in den Abgasen zu sammeln, sowie eine Einrichtung, um den in dem Sammler gesammelten Ruß in den Treibstoff für den Motor einzumischen, so daß er wiederum zusammen mit dem Treibstoff im Motor verbrannt wird.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung sowie auf die Ansprüche noch näher verständlich, und zwar in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

Figur 1 ist ein Aufriß, der ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,

Figur 2 ist die Ansicht eines Schnitts eines Rußsammlers, der in der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden soll,

Figur 3 a ist die Ansicht eines Schnitts durch den Sammler längs Linie III-III in Fig. 2,

Figur 3 b ist die Ansicht eines Schnitts ähnlich Fig. 3 a, stellt aber ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sammlers dar,

Figur 4 ist die Ansicht eines Schnitts durch den Sammler längs Linie IV-IV in Fig. 2,

Figur 5 ist die Ansicht eines Schnitts, welcher eine Sprüheinrichtung zeigt, die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden soll,

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Figur 6 ist die Ansicht eines Schnitts, der eine automatische Öl-Zufübungseinrichtung darstellt, die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet werden soll, und

Figur 7 ist ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung, die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung verwendet wer-•den soll.

Es wird nun auf Figur 1 Bezug genommen; ein Dieselmotor weist einen Auspuffkrümmer 2 auf, an welchen durch ein vorderes Rohr 3 ein Katalysator 4 angeschlossen ist, dessen stromabwärts gelegenes Ende mit einem Rußsammler 5 verbunden ist.

Wie in Fig. 2 bis 5 gezeigt, umfaßt der Rußsamnrler 5 einen Zyklon 6, der Abgase aufnimmt, die dort durch seinen unteren Außenumfang hineinströmen, Drahtnetze 7, die zwischen perforierten Platten 7 a und 7 b in Form von Doppelzylindern stehen , und eine Prallplatte Das Abgas, das in den Zyklon 6 eintritt, strömt durch die Drahtnetze 7 in eine Kammer, in welcher die Prallplatte 8 vorliegt, und strömt aus dem Sammler 5 heraus. Der Zyklon 6 umfaßt einen Einlaß 9 für das Abgas, welcher mit einem Sprührohr 10 als Ölzerstäuber oder Öl-Sprüheinrichtung versehen ist, um Motoröl, das durch ein Ölrohr 11 der Unterseite des Zyklons 6 zugeführt wird, in das Abgas im Zyklon 6 mit Hilfe der Sprühfunktion des Sprührohres 10 einzusprühen (Fig.5). Das Ölrohr 11 ist mit einer Ölwanne 13 des Motors 1 durch eine Ölförderpumpe 12 verbunden (Fig. 1). Als Alternativlösung kann das Ölrohr auch an ein . Abgaberohr einer Ölpumpe angeschlossen sein, welche ein

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Motorzubehör bildet.

Die Kammer, die die Prallplatte 8 umfaßt, ist an ihrer Unterseite mit einem Ölvorratsbehälter 14 versehen, an welchem ein Ölrohr 15 angeschlossen ist, welches seinerseits durch eine Ölförderpumpe 16 an einem Treibstofftank 17 oder stromaufwärts von einem Treibstoff-Filter 18 angeschlossen ist. In diesem Fall ist der Treibstoff-Filter 18 vorzugsweise in seinem Inneren mit Magneten versehen, um Eisenabrieb im Öl zu entfernen. Ein Treibstoff-Nebenfilter 19, eine Treibstoffeinspritzpumpe 20 und ein Treibstoffeinspritzventil. 21 sind vorgesehen.

Eine automatische Ölfördereinrichtung 22 ist mit der Ölwanne 13 verbunden, um den Ölspiegel in der Wanne 13 bei einer bestimmten Höhe zu halten. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, umfaßt die automatische Ölfördereinrichtung einen Vorratsbehälter 23, ein Auf-und-Zu-Ventil 24 und ein Rückschlagventil 25. Wenn der Ölspiegel in der Ölwanne 13 unter den bestimmten Wert abgesunken ist, dann tritt Luft in den Vorratsbehälter 23 durch das Auf-und-Zu-Ventil 24 ein, um zu veranlassen, daß frisches Motoröl aus dem Vorratsbehälter 23 der ölwanne 13 zugeführt wird. Andererseits wird, wenn der ölspiegel in der Ölwanne 13 angestiegen ist, die Luft daran gehindert, in den Vorratsbehälter 23 einzutreten, um die Zufuhr von Öl zu unterbrechen. Auf diese Weise wird der ölspiegel in der ölwanne 13 bei dem bestimmten Wert gehalten. Der Vorratsbehälter 23 ist in seinem Inneren mit einem Schwimmer 26 und einem Grenzschalter 27 versehen, um eine Warneinrichtung (nicht gezeigt) zu betätigen, wenn

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der ölspiegel im Vorratsbehälter niedriger wird als der bestimmte Wert. Das Rückschlagventil 25 dient dazu , das Öl daran zu hindern, aus der ölwanne 13 in einer Richtung entgegen der ölförderrichtung zu strömen.

Falls die Lage des ölvorratsbehälters 23 hinlänglich hoch ist, dann kann das Rückschlagventil 25 weggelassen werden. Wenn der ölvorratsbehälter 23 aus dem Hauptteil der automatischen Ö!fördereinrichtung 22 entfernt ist, dann schließt eine Feder 28 das Ventil 24, um das Öl daran zu hindern, aus'dem ölvorratsbehälter 23 auszu-. treten.

Eine Steuerschaltung 29 für die ölförderpumpe 12 und die ÖlSpeisepumpe 16 veranlaßt diese Pumpen zur Tätigkeit für einen bestimmten Zeitraum durch Schaltsignale, die von einem Tachometer 30 beispielsweise alle 100 Fahrkilometer abgegeben werden. Die Zeit zum Betätigen dieser Pumpen wird durch eine Zeitschalteinrichtung 31 derart gesteuert, daß die Menge an öl, die der ölwanne zugeführt wird, im wesentlichen konstant ist und beispielsweise 100 cm³ beträgt. Andererseits werden die Geschwindigkeiten eines Fahrzeugs, die im Tachometer 30 festgestellt sind, und Temperaturen, die in einem Abgas-Temperaturmeßfühler 32 und einem Temperaturmeßfühler 33 für den eingeschlossenen Ruß festgestellt werden, der Steuerschaltung 29 eingegeben, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Wenn die gemessenen Geschwindigkeiten und Temperaturen höher sind als bestimmte Werte, dann werden die Pumpen 12 und 16 nicht betätigt, selbst wenn die Schaltsignale vorliegen. Wenn ferner der Grenzschalter (ölStandsfühler) 27, der im Vorratsbehälter 23 vorgesehen ist, arbeitet,

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dann wird eine Warnlampe 34 erregt. Wenn ein Ölstandmeßfühler 35, der in der ölwanne 13 des Motors 1 vorgesehen ist, feststellt, daß die ölstandhöhe in der Ölwanne 13 ständig niedriger ist als der bestimmte Wert, und zwar beispielweise länger als 30 Minuten, dann wird eine Motor-Stoppschaltung 37 durch eine Zeitschalteinrichtung 36 betätigt, um den Motor anzuhalten.

Mit dieser Anordnung strömt Abgas, das vom Motor 1 abgegeben wird, durch einen Katalysator 4, in welchem unverbrannte Bestandteile,.und zwar insbesondere HC, CO und dergleichen im Abgas entfernt werden, in den Rußsammler 5. Dieses Abgas strömt in Wirbelströmen im Zyklon 6 des Rußsammlers 5. Andererseits wird das Öl, das am Boden des Zyklons 6 zurückgehalten wird, in das Abgas im Zyklon 6 mittels des Sprüh- bzw. Zerstäuberrohres 10 am Einlaß 9 für das Abgas eingesprüht, welcher am Zyklon 6 vorgesehen ist, so daß das zerstäubte Öl den Ruß im Abgas absorbiert und zusammen mit dem Abgas in die . Drahtnetze 7 eintritt. Wenn das Abgas durch die Drahtnetze 7 auf diese Weise hindurchtritt, dann wird das Öl im Abgas an den Drahtnetzen 7 gesammelt, und das an den Drahtnetzen 7 anhaftende Öl strömt nach unten, wobei es den Ruß im Abgas absorbiert, und strömt dann durch den Boden des Sammlers 5 in den Ölvorratsbehälter 14.· Das Abgas, von welchem der Ruß in den Drahtnetzen 7 entfernt wurde, prallt dann gegen die Prallplatte 8; in diesem Augenblick wird das im Abgas verbleibende Öl entfernt und gleichzeitig wird das Abgas schallgedämpft und strömt dann aus dem Sammler 5 hinaus. Der Einlaß 9 des Zyklons 6 für das Abgas ist der-

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art ausgebildet, daß das Abgas· vom Außenumfang der Unterseite in den Zyklon einströmt, wie dies in Fig. 3 a gezeigt ist, oder zum Außenumfang des Bodens hin in den Zyklon einströmt, wie dies in Fig. 3 b gezeigt ist, wobei das öl, das am Boden zurückgehalten ist, nach oben geblasen wird, um eine Wirkung zu erzielen, die dieselbe ist wie die Blasenbildungswirkung, und um die innere ümfangsoberflache des Zyklons anzufeuchten, wodurch eine wirksame Sammlung des Rußes erzielt wird.

Zusätzlich dient der Rußsammler 5 als Schalldämpfer, weil der Zyklon 6 hauptsächlich Geräusche mit niedriger Frequenz absorbiert und die Drahtnetze 7 hauptsächlich Geräusche mit hohen Frequenzen absorbieren.

Das im olvorratsbehälter 14 aufbewahrte Öl wird in eine Treibstoffanlage mittels der ölspeisepumpe 16 eingeführt, um im öl aufgelöst und dann im Motor verbrannt zu werden.

Ferner wird die Ölförderpumpe 12 synchron mit der ölspeisepumpe 16 betätigt, um das Öl von der ölwanne 13 des Motors 1 in den Rußsammler 5 einzuspeisen. Da der Ölverbrauch bei diesem Verfahren sehr gering ist, kann eine geringe Ölmenge (beispielsweise 100 cm³) dem Rußsammler 5 in bestimmten Intervallen zugeführt werden, beispielsweise jede bestimmte Fahrstrecke wie etwa alle * 100 km, und zwar auf der Grundlage des Tachometers.

Ferner wird, um eine verbrennung des Öls im Rußsammler zu vermeiden oder um das Öl daran zu hindern, gemeinsam mit dem Abgas zu entweichen, wenn das Fahzeug bei hohen Geschwindigkeiten fährt oder die Temperaturen des Abgases hoch sind, mindestens die ölförderpumpe 12 vorzugsweise unwirksam gehalten, wie dies oben beschrieben

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ist, um die Ölförderung zu unterbrechen. Wenn die Ölförderpumpe 12 durch eine Ölpumpe ersetzt wird, die ein Motorzubehör bildet, dann kann die Ölzuführung auf dieselbe Weise dadurch erreicht werden, daß man ein Magnetventil anstelle der Ölförderpumpe 12 vorzieht.

Wenn zusätzlich die Ölmenge in der ölwanne 13 abnimmt, dann wird Frischöl automatisch von der automatischen Ölfördereinrichtung 22 entsprechend nachgefüllt. Das Motoröl wird deshalb automatisch allmählich durch frisches öl ausgetauscht, so daß eine "Wartungsfreiheit" verwirklicht werden kann.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der Erfindung der Ruß, der im Rußsammler angesammelt ist, im Treibstoff aufge-• löst und wieder zusammen mit dem Treibstoff verbrannt, wobei der Ruß nicht im Sammler angehäuft wird, ohne daß irgendeine spezielle Wiederbehandlung des Rußes erforderlicht ist. Gemäß der Erfindung wird zusätzlich das gebrauchte Motoröl· in das Abgas eingesprüht, um den Ruß hierin zu absorbieren, so daß die rußsammelnde Wirkung bemerkenswert hoch wird und das Motoröl automatisch durch Frischöl ersetzt wird, ohne daß eine Ölwechseltätigkeit erforderlich ist, um die Wartung des Motors zu erleichtern.

Während die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele hiervon gezeigt und beschrieben wurde, wird darauf hingewiesen, daß vom Fachmann die voranstehenden und auch andere Änderungen an Form und Einzeiheiten hierin vorgenommen werden können, ohne daß er sich vom Gedanken und Bereich der Erfindung wegbewegt.

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-Η-

Leerseite

Claims

A. GRUNECKER

DIPL.-ING

H. KlNKELDEiY

DFl-ING

Π 1 C / O Q ^W- STOCKMAIR

U I 0 H 0 V DRINGa₀E₁CALTECH)

K. SCHUMANN

OR. RER. NAT DiPL-PHYS

P. H. JAKOB

OIPL-ING

<3. BEZOLD

DfI RER NAT.· DlPU-CHEM.

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

22. April 1980

P 15 005/dg

NISSAN MOTOR CO.,· LTD.

2, Takara-Cho, Kanagawa-Ku, Yokohama City, Japan

PATENTANSPRÜCHE

RUSSBEHANDLUNGSEINRICHTUNG FÜR DIESELMOTOR

Rußbehandlungseinrichtung für einen Dieselmotor, gekennzeichnet durch einen Rußsammler (5), der in dessen Abgasanlage angeordnet ist, um in den Abgasen Ruß zu sammeln, sowie eine Einrichtung (10, 11, 12, 14, 15, 16), um den Ruß, der im Rußsammler gesammelt ist, in den Treibstoff für den Motor (1) einzumischen, so daß er wieder gemeinsam mit dem Treibstoff im Motor verbrannt wird.
2. Rußbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10, 11, 12, 14, 15, 16) den Ruß vorab in einem öl lö st und nachfolgend das Öl in den Treibstoff einmischt.

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TELEFON (OSO) 32 SS 62 TELEX ΟΒ-3β3βΟ TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER
3. Rußbehandlungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl ein Motoröl ist, welches für den Motor (1) verwendet wurde.
4. Rußbehandlungseinrichtung nach Anspruch 3, da-

durch gekennzeichnet, daß der Rußsammler (5) einen Zyklon (6) und Drahtnetze (7) umfaßt, durch welche die Abgase hindurchtreten, und daß die Einrichtung einen Öl-Förderumlauf (12, 11) zum Zuführen des Motoröls im Motor (1) zum Rußsammler durch einen Zerstäuber (10) hindurch aufweist, einen Öl-Speiseumlauf (14, 15, 16) zum Zuführen des Motoröls im Rußsammler zu einer Treibstoffanlage (17, 18, 19), eine Steuereinrichtung (29, 30) zum Betätigen dieser Umläufe zu bestimmten Zeiten^ und eine automatische öl-Zuführungseinrichtung (22), um das Motoröl im Motor bei einer bestimmten Standhöhe zu halten.
5. Rußbehandlungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklon (6) derart aufgebaut ist, daß das Abgas hier hinein, vom Außenumfang am Boden des Zyklons her einströmt.
6. Rußbehandlungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklon (6) derart ausgebildet ist, daß das Abgas zum · Außehumfang am Boden des Zyklons hin gerichtet einströmt.
7. Rußbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber (10) für Motoröl am Einlaß (9) des Zyklons (6) für das Abgas vorgesehen ist.
8. Rußbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein-

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richtung (29, 30) mindestens den Öl-Förderumlauf (12, 11) in Unwirksamkeit versetzt, wenn Motordrehzahl (1) und/oder Fahrgeschv/indigkeit des Fahrzeugs höher liegen als ein bestimmter Wert.

Rußbehandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (2 9, 30) mindestens den Öl-Förderumlauf (12, 11) in Unwirksamkeit versetzt, wenn die Temperatur des Abgases und/oder des Rußsammlers einen bestimmten Wert überschreitet.

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