DE3526074A1 - Einrichtung zur entfernung von brennbaren festkoerperteilchen aus abgasen von brennkraftmaschinen - Google Patents
Einrichtung zur entfernung von brennbaren festkoerperteilchen aus abgasen von brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung geht von einer Einrichtung gemäß der Gattung
des Hauptanspruchs aus. Bei einer solchen durch die deutsche
Patentanmeldung P 34 24 196.5 bekannten Einrichtung wird
das von der Brennkraftmaschine kommende Abgas mit Hilfe
einer elektrostatischen Rußweiche und eines nachgeschalte
ten Fliehkraftabscheiders in einen Abgasstrom aufgeteilt,
der mit brennbaren Festkörperteilchen, insbesondere Ruß
angereichert ist und in einem Abgasteilstrom, der weit
gehend von solchen Teilchen befreit ist. Der mit brennbaren
Festkörperteilchen angereicherte Abgasteilstrom wird bei
der bekannten Einrichtung einer Brennkammer zugeleitet,
vorzugsweise unter Beigabe eines Kraftstoff-Luft-Gemisches
und beide Medien, rußbeladenes Abgas und Kraftstoff-Luft-
Gemisch über einen elektrischen Heizkörper geleitet und
dort verbrannt. Die Einleitung dieser Verbrennungsbestand
teile erfolgt über ein gemeinsames Tauchrohr koaxial in
die zylindrische Brennkammer, wobei der Heizkörper selbst
innerhalb des Tauchrohres angeordnet ist. Die Verbrennungs
produkte werden dann stromabwärts des elektrischen Heiz
körpers im Gegenstrom nahe der Einmündung des Tauchrohres
aus der Brennkammer abgeführt.
Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß für die Verbrennung
der brennbaren Festkörperteilchen eine beträchtliche Menge
elektrische Energie erforderlich ist verbunden mit einer
aufwendigen Steuerung von Zusatzluft, Zusatzkraftstoff
und Heizleistung des Heizelements, bei dem einerseits die
notwendige Zündtemperatur eingehalten werden muß und
andererseits eine Überhitzung wegen der Gefahr des Ver
sagens dieser Heizeinrichtung vermieden werden muß. Da
bei wird die Temperaturbelastung des Heizelementes in
nachteiliger Weise auch durch die Menge des eingebrachten
Kraftstoff-Luft-Gemisches und die Menge der eingebrachten,
brennbaren Festkörperteilchen beeinflußt. Weiterhin wird
alles, was das Tauchrohr verläßt, durch den Auslaß an der
Stirnseite der Brennkammer in die Umgebung abgeführt.
Sollte der in die Brennkammer eingeführte Ruß nicht voll
ständig verbrannt worden sein, so wird dieser durch einen
aufwendigen zusätzlichen Filter nochmals ausgefiltert und
die Restgase dem Auslaß zugeführt. Dieses zusätzliche Filter
bedeutet einen zusätzlichen Aufwand mit der Gefahr, daß das
Filter über die Dauer des Betriebs durch hohe Nachbrenntem
peraturen geschädigt wird. Es ist dann auch nicht ausge
schlossen, daß unverbrannte Festkörperteilchen zum Auslaß
gelangen. Zudem erhöht das Filter den Gegendruck auf der
Abgasseite, was den Wirkungsgrad der vorgeschalteten Brenn
einrichtungen verschlechtert.
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil,
daß elektrische Energie nur zum Zünden des Kraftstoff-
Luft-Gemisches im Zündbrenner erforderlich ist, was
die Anforderungen an die Lebensdauer der Zündeinrichtung
wesentlich herabsetzt und auch den Energiebedarf zum Be
treiben der Einrichtung ganz erheblich mindert. Die Energie
zufuhr zum Zündbrenner bzw. zur Brennkammer kann weiterhin
beliebig gesteigert werden, so daß die Verbrenneinrichtung
leicht an unterschiedliche Abgas- bzw. Festkörperteilchen
raten angepaßt werden kann. Die Verbrenneinrichtung arbei
tet mit hohem Wirkungsgrad, da zu ihrem Betreiben nicht
erst elektrische Energie für eine dauernd betriebene Zünd
einrichtung mit entsprechendem Verlusten erzeugt werden
muß.
Durch eine vorteilhafte Weiterbildung gemäß Anspruch 2
kann die Menge des in die Brennkammer einströmenden Ab
gasteilstromes begrenzt werden und dabei vermieden werden,
daß sich die kalibrierte Öffnung im Laufe des Betriebs
durch sich absetzende Festkörperteilchen zusetzt, da die
im Flammbereich herrschende Temperatur die kalibrierte
Öffnung laufend frei brennt.
Durch eine zusätzliche Weiterbildung der Erfindung gemäß
Anspruch 4 wird eine optimale Verwirbelung von eingebrach
tem Kraftstoff mit eingebrachter Luft erreicht, so daß
wegen der gleichmäßigen Gemischzusammensetzung eine sta
bile Pilotflamme gehalten werden kann, die über die Über
strömöffnung in die Brennkammer hineinbrennt. Durch die
Luftumströmung der Mantelflächen des Zündbrenners und
auch der zylindrischen Brennkammer wird die Wärmebela
stung dieser Wände gering gehalten und dabei wird der Ab
gasteilstrom, der mit den Festkörperteilchen beladen ist,
bereits von den Verbrennungsprodukten vorgewärmt. Eine
feuerfeste Auskleidung der ummantelnden Wände der erfin
dungsgemäßen Einrichtung kann auf diese Weise entfallen.
In besonders vorteilhafter Weise gemäß Anspruch 5 erhält
man über den Glühkörper auch bei pulsierendem Betrieb eine
stabile Entflammung des in den Zündbrenner eingebrachten
Kraftstoffs mit der eingebrachten Luft, da die Entflam
mung nicht allein durch das Weiterbrennen einer einmal
gezündeten Flamme erfolgt, sondern auch an der heißen
Oberfläche des Glühkörpers.
In vorteilhafter Weise läßt sich Glühkörper und elektrisch
betriebene Zündeinrichtung gemäß Anspruch 7 durch einen
elektrisch beheizten Glühstift verwirklichen, wie er auch
bei anderer Anwendung beim Kraftfahrzeug bereits zur Ver
fügung steht. In vorteilhafter Weiterbildung ist die Zünd
kammer gemäß Anspruch 8 ausgebildet, wobei ein Abstand
zwischen einem zentralen Glühkörper und dem Eintritt von
Kraftstoff an der Wand des Zündbrenners gering gehalten
werden kann und eine erhöhte Turbulenz und verbesserte
Gemischbildung erreicht wird aufgrund der im engen Durch
messerteil zunehmenden Rotationsgeschwindigkeit.
In vorteilhafter Weise ist gemäß Anspruch 10 gewährleistet,
daß die Energiezufuhr zu der erfindungsgemäßen Einrichtung
so klein wie nötig gehalten wird, wobei für den Start der
ganzen Einrichtung und als Sicherung für den sicheren Be
trieb der Einrichtung gemäß Anspruch 12 eine von einer
Flammüberwachungseinrichtung gesteuerte Steuerung der elek
trisch betriebenen Zündeinrichtung vorgesehen ist. Mit der
Ausgestaltung gemäß Anspruch 13 erhält man eine einfache
Möglichkeit der Dosierung und Verteilung der Zusatzluft
zu der Brennkammer einerseits und zum Zündbrenner anderer
seits. Durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 12 kann wei
terhin der Energiebedarf gesenkt und die Menge des einzu
bringenden Zusatzkraftstoffes reduziert werden wegen des
damit erhöhten Wirkungsgrades der Einrichtung. Zur sta
bilen Flammbildung können ferner auch gemäß Anspruch 15
Abbrennhilfsstoffe dem Kraftstoff zugemischt werden, wo
bei es von Vorteil ist, daß die für den Betrieb der Ein
richtung notwendige Kraftstoffmenge sehr gering ist und
gesondert in einem Kraftstoffvorratsbehälter gespeichert
werden kann. Auf diese Weise entfällt eine Entnahmevorrich
tung von Kraftstoff aus dem Hauptkraftstoffvorratsbehälter
und eine Dosiervorrichtung von den katalytisch wirksamen
Abbrennhilfsstoffen zu diesem Kraftstoff.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung dargestellt und
im nachfolgenden näher beschrieben.
Das von einer nicht weiter dargestellten Brennkraft
maschine an das Abgassammelsystem abgegebene Abgas ge
langt über eine z. B. durch das deutsche Gebrauchsmuster
84 04 203 bekannte elektrostatische Rußweiche zu einer
Trenneinrichtung in Form eines Fliehkraftabscheiders,
an dessen einem Ausgang Abgas austritt, das weitgehendst
von Ruß und Festkörperteilchen befreit ist und an dessen
anderen Ausgang ein Abgasteilstrom austritt, der mit aus
geschiedenen Ruß- und Festkörperteilchen angereichert
ist. Dieser Abgasteilstrom wird über ein erstes Tauch
rohr 1 einer Verbrennungseinrichtung 2 zugeführt, wie
sie in der Figur dargestellt ist.
Die Verbrennungseinrichtung 2 teilt sich auf in eine
kreiszylindrische Brennkrammer 4 und einem sich dieser
koaxial anschließenden Zündbrenner 5. Die Brennkammer 4
weist einen zylindrischen Mantel auf, der auf der einen
Seite durch eine erste Stirnseite 6 und auf der anderen
Seite von einer zweiten Stirnseite 7 verschlossen wird.
Diese zweite Stirnseite ist zugleich Stirnseite des sich
anschließenden Zündbrenners 5, der im ausgeführten Bei
spiel einen kreiszylindrischen Teil 8 aufweist, der sich
unmittelbar an die zweite Stirnseite 7 anschließt und ei
nen sich danach verjüngenden, kegelstumpfförmigen Teil 9
aufweist. Dieser wird von einer Stirnwand 10 verschlossen.
Der Zündbrenner 5 ist mit der Brennkammer 4 durch eine
Überströmöffnung 12 verbunden, die durch einen koaxial zur
Brennkammerachse 4 in die zweite Stirnseite 7 eingesetzten
Rohrstutzen 13 gebildet wird.
Das Tauchrohr 1 ragt von der ersten Stirnseite 6 her ko
axial in das Innere der Brennkammer 4 bis in die Nähe der
Überströmöffnung 12 und weist an seiner dort befindlichen
Mündung eine kalibrierte Öffnung 15 auf. Weiterhin ragt
von der ersten Stirnseite 6 her ein zweites Tauchrohr 17
in die Brennkammer 4. Dieses zweite Tauchrohr umgibt mit
wesentlich größerem Durchmesser das erste Tauchrohr 1
konzentrisch und erstreckt sich nur über einen geringen
Teil der Eintauchlänge des ersten Tauchrohres innerhalb
der Brennkammer 4. Außerhalb der Brennkammer 4 durch
bricht das erste Tauchrohr 1 das als Auslaßrohr dienende
zweite Tauchrohr 17, das über einen Wärmetauscher 19 zu
dem Teil des Abgassystems führt, das die gereinigten Ab
gase ableitet. Das Auslaßrohr kann aber auch direkt ge
gebenenfalls unter Zuschaltung gewisser schalldämmender
Mittel zur Umgebungsluft führen.
Das Medium, das im Wärmetauscher 19 von dem warmen Ab
gas aufgewärmt werden soll, ist die in die Brennkammer
und den Zündbrenner einzubringende Zusatzluft. Diese
wird von einer Luftquelle 22 über eine Luftleitung 21
dem Wärmetauscher 19 zugeführt und wird von dort über
eine erste Zusatzluftleitung 23 in die Brennkammer 4
eingeleitet und über eine zweite Zusatzluftleitung 24
in den Zündbrenner 5 eingeleitet. In der Luftleitung 21
ist ferner eine Luftzumeßeinrichtung 26 vorgesehen, über
welche vorzugsweise mittels Förderdrucksteuerung die
der Verbrennungseinrichtung zugeführte Zusatzluft dosiert
wird. Die erste Zusatzluftleitung 23 enthält ferner ein
Druckventil 27, das bei Überschreitung eines eingestellten
Drucks zur Brennkammer 4 hin öffnet. Die erste Zusatzluft
leitung mündet dabei nahe der ersten Stirnseite 6 tangen
tial zur zylindrischen Wand der Brennkammer 4 in diese
ein. Auch die zweite Zusatzluftleitung mündet tangential
zum kreiszylindrischen Teil 8 des Zündbrenners 5 nahe der
zweiten Stirnseite 7 in den Zündbrenner ein. Auch in dieser
Zusatzluftleitung kann gegebenenfalls ein Druckventil und/
oder eine Drossel 29 vorgesehen werden. Mit diesen Mitteln
läßt sich vorteilhaft die Luftverteilung zwischen erster
Zusatzluftleitung 23 und zweiter Zusatzluftleitung 24 ein
stellen. Auch in der ersten Zusatzluftleitung 23 ist die
Anordnung einer Drossel 30 zu diesem Zwecke anwendbar.
Im Zündbrenner ist weiterhin ein Glühkörper 32 vorgesehen,
der entweder eine sogenannte Glühstiftkerze sein kann,
wie sie für die Starthilfe von selbstzündenden Brennkraft
maschinen bekannt sind oder ein einfacher, gegenüber seinem
Befestigungspunkt wärmeisolierter Glühkörper sein, der von
der bei der Verbrennung im Zündbrenner entstehenden Wärme
beheizt wird. Im erstgenannten Fall wird der Glühstift
koaxial zur Achse des Zündbrenners durch die Stirnwand 10
in den Zündbrenner eingeführt und von einer Steuereinrich
tung 34 mit elektrischen Strom versorgt. Wird statt des
Glühstiftes ein ähnlich gestalteter Glühkörper verwendet,
so muß in dem Zündbrenner eine zusätzliche Zündeinrichtung
vorgesehen werden, die vorzugsweise in der Nähe der dritten
Stirnwand 10 angeordnet ist, wo im Bereich des kegelstumpf
förmigen Mantels des Zündbrennerteils 9 eine Kraftstoff
leitung 35 einmündet. Diese führt von einem Kraftstoff
vorratsbehälter 36 ab und enthält eine Kraftstoffzumeß
einrichtung 37, durch die die Menge der über die Kraft
stoffleitung 35 in den Zündbrenner 5 eingeführten Zusatz
kraftstoffs dosiert wird. Der Zusatzkraftstoff wird dabei
mit Niederdruckniveau eingeführt, so daß eine Drucker
höhungseinrichtung, wie sie z. B. bei Kraftstoffeinspritzung
notwendig ist, überflüssig ist. Der Kraftstoffeintritt kann
dabei über mehrere Öffnungen in der Art von Siebdurchtritts
öffnungen in den Zündbrenner eintreten. Beispielsweise kann
die Eintrittsstelle mit einem Sieb 39 verkleidet werden.
Aber auch andere Einrichtungen zur Erzeugung einer großen
Kraftstoffabgabefläche, wie z. B. Sinterkörper sind hier
verwendbar.
Mit Hilfe der Steuereinrichtung werden die Kraftstoffzu
meßeinrichtung 37, die Luftzumeßeinrichtung 26 und die
Zündeinrichtung 40 bzw. der Glühstift 32 gesteuert. Als
Führungsparameter für die Steuerung von Luft und Kraft
stoff werden der Steuereinrichtung 34 Steuerwerte zuge
führt, die eine Aussage über die in der Zeiteinheit an
fallenden brennbaren Festkörperteilchen geben. Solche
Parameter können z. B. die Drehzahl und auch die Last
sein, unter der die Brennkraftmaschine betrieben wird.
Es können aber auch Signale über Abgastrübung oder ähn
licher Parameter sein. Als weiterer Steuerwert wird der
Steuereinrichtung 34 noch ein Signal zugeleitet, das Aus
sage darüber abgibt, ob im Zündbrenner eine Flamme brennt
bzw. ob am Auslaß 17 eine für den ordentlichen Betrieb
der Verbrennungseinrichtung repräsentative Temperatur
auftritt.
Wird die Verbrennungseinrichtung in Betrieb genommen, so
wird einerseits Zusatzluft über die Zusatzluftleitungen
23 und 24 in dosierter Menge in die Verbrennungseinrich
tung eingebracht und andererseits eine dieser Luft ent
sprechende Kraftstoffmenge über die Kraftstoffleitung 35.
Die über die Zusatzluftleitung 24 einströmende Luft er
zeugt eine rotierende Luftbewegung innerhalb des Zünd
brenners 5, deren Winkel-Geschwindigkeit zum sich konisch
verjüngenden Teil 9 hin zunimmt. In diese schnell drehende
Luftmenge wird der Kraftstoff über das Sieb 39 eingebracht
und schnell zu einem gleichmäßigen Verbrennungsgemisch aus
Zusatzluft und Kraftstoff aufbereitet. Bei Beginn der Be
triebsaufnahme ist eine Zündung dieses Gemisches erforder
lich, was mit Hilfe eines Flammüberwachungssensors 41 im
Zündbereich erfaßt werden kann oder mit Hilfe einer Tempe
ratursonde 42 erfaßt werden kann, die in den Auslaß 17
stromaufwärts des Wärmetauschers 19 eingesetzt ist. Diese
Sonden können gleichzeitig oder alternativ vorgesehen wer
den und sie können auch für die Startphase durch ein Zeit
glied ersetzt werden, während dessen Standzeit die Zünd
einrichtung in Betrieb genommen wird. Eine solche Zeit
steuereinrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn
ein elektrisch beheizter Glühstift 32 als elektrisch ge
steuerte Zündeinrichtung vorgesehen ist. Diese Stifte be
nötigen eine gewisse Aufheizphase, bevor das Gemisch an
ihnen gezündet werden kann. Nach dem Start und einer ein
mal erfolgten Entflammung des aufbereiteten Kraftstoff-
Luft-Gemisch im Zündbrenner brennt die Flamme laufend fort
und kann dann in Ergänzung zu dem Zeitglied mit Hilfe des
Flammüberwachungssensors 41 weiterhin überwacht werden.
Die elektrische Beheizung des Glühstiftes wird von der
Steuereinrichtung 34 nach der Entflammungsphase abge
schaltet und erst dann wieder eingeschaltet, wenn die
Flammüberwachungseinrichtung z. B. der Sensor 41 oder
der Sensor 42 eine Unterbrechung des Verbrennungsvorgangs
im Zündbrenner meldet. Der Flammüberwachungsensor 41
kann nach verschiedenen Prinzipien arbeiten. Es können
z. B. optische Sensoren, Widerstandstemperatursensoren
oder Ionenstromsonden verwendet werden.
Während des Betriebs wird der Glühstift 32 auch bei aus
geschalteter elektrischer Beheizung laufend durch das im
Zündbrenner verbrennende Kraftstoff-Luft-Gemisch erwärmt,
so daß bei einem Flammenabriß sich das Gemisch sogleich
am Glühstift entzünden kann. Wird statt eines elektrisch
beheizten Glühstiftes jedoch eine andere elektrisch betrie
bene Zündeinrichtung verwendet, die z. B. als Funkenzünd
einrichtung ausgeführt sein kann, mit einer Zündelektrode
40, die isoliert in die Wand des Zündbrenners eingesetzt
zu einer Masseelektrode hin zündet, so ist die Verwendung
eines zusätzlichen Glühkörpers von Vorteil, der ähnlich
ausgeführt sein kann wie der Glühstift 32. Ein solcher
Glühkörper würde dann ebenfalls koaxial zur Achse des Zünd
brenners 5 von der dritten Stirnwand 10 her in den Zünd
brenner ragen und dabei vorteilhafterweise gegenüber der
Wand des Zündbrenners wärmeisoliert angebracht sein. Dieser
Glühkörper heizt sich dann während des Betriebs ebenfalls
an dem brennenden Kraftstoff-Luft-Gemisch auf und dient zur
Flammenstabilisierung. Zur guten Wärmeverteilung kann die
ser Glühkörper auch als Wärmerohr ausgeführt sein.
Wenn also nach Inbetriebnahme der Verbrennungseinrich
tung das Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb des Zündbren
ners gezündet ist, brennt dieses als Flamme durch die
Überströmöffnung 12 hindurch in die Brennkammer 4 hinein
und bildet stromabwärts der Überströmöffnung 12 eine Ent
flammungszone 44. Diese umfaßt das Ende des ersten Tauch
rohres 1 mit seiner kalibrierten Öffnung 15 und brennt mit
den über diese Öffnung eingebrachten brennbaren Festkörper
teilen zusammen in der Brennkammer 4 ab. Durch Anbringung
einer kreisförmigen Prallplatte 45 am Tauchrohr 1 nahe der
Öffnung 15 wird erreicht, daß die Entflammungszone 44 ört
lich begrenzt wird (Flammhaltereffekt), was zu einer Anhe
bund der Temperatur im Flammbereich führt und damit den
Rußabbrand fördert und daß weiterhin unverbrannte Rußteil
chen radial nach außen beschleunigt werden, so daß sie von
der äußeren Luftströmung erfaßt werden und nochmals in die
Entflammungszone 44 gelangen können. Auch diese wird ja
über die erste Zusatzluftleitung 23 Zusatzluft eingebracht,
die sich wiederum in Rotationsbewegung entlang der zylind
rischen Wand der Brennkammer 4 zur zweiten Stirnseite hin
bewegt. Die Zusatzluft wird insbesondere nach Umkehr an
der zweiten Stirnseite 7 der Entflammungszone 44 zuge
führt, so daß ausreichend Sauerstoff zur Verbrennung der
der Entflammungszone aufgeheizten Festkörperteilchen zur
Verfügung steht. Die Verbrennungsprodukte der verbrannten
Festkörperteilchen und die übrigen Restgase, die frei von
Festkörperteilchen sind, werden danach koaxial zum Tauch
rohr 1 bzw. zur Achse der Brennkammer 4 über das zweite
Tauchrohr 17 abgeleitet. Dadurch, daß das erste Tauchrohr
1 mit seiner kalibrierten Öffnung 15 direkt in die Entflam
mungszone 44 ragt, steht immer ausreichend Wärme zur Ver
fügung, die verhindert, daß sich die kalibrierte Öffnung 15
eventuell mit Rußteilchen oder anderen Festkörperteilchen
zusetzt. Weiterhin wird das erste Tauchrohr über eine lange
Strecke von seinem Eintritt in das zweiten Tauchrohr 17 an
von den Verbrennungsprodukten erwärmt, wodurch zugleich
auch der zugeführte Abgasteilstrom und die darin enthalte
nen Festkörperteilchen vorgewärmt werden. Diese Einrich
tung erfüllt somit eine Wärmetauscheinrichtung, die im
Gegenstromprinzip arbeitet.
Mit dieser Einrichtung wird in vorteilhafter Weise in dem
Zündbrenner eine Pilotflamme erzeugt, die in die Brennkam
mer 4 hineinbrennt und für eine sichere Verbrennung der
eingebrachten, brennbaren Festkörperteilchen sorgt. Mit
Hilfe der Steuereinrichtung läßt sich die dafür notwendige
Zusatzluftmenge exakt steuern. Es wird weiterhin mit hoher
Betriebssicherheit die Pilotflamme aufrechterhalten, indem
ununterbrochen Kraftstoff und Zusatzluft im gesteuerten
Verhältnis zueinander in den Zündbrenner eingeführt werden.
Mit Hilfe der Flammüberwachung und der elektrischen Zünd
einrichtung wird ein sicherer Betrieb gewährleistet. Dabei
ist die Verbrennungseinrichtung mit sehr geringer Zusatz
energie betreibbar und kann auch auf sehr unterschiedliche
Mengen an in der Zeiteinheit zu verbrennenden Festkörper
teilchen angepaßt werden. Da nur geringe Kraftstoffmengen
als Zusatzenergie notwendig sind, kann für diese Einrich
tung auch ein gesonderter Kraftstoffvorratsbehälter ver
wendet werden, wobei zur Verbesserung der Entflammungs
eigenschaften des Kraftstoff diesem katalytisch wirkende
Abbrennhilfsstoffe zugemischt werden. Wird ein gesonderter
Kraftstoffvorratsbehälter 36 verwendet, entfallen dann
eine Dosiereinrichtung und ein Vorratsbehälter für solche
Stoffe, die im anderen Falle dem vom Fahrzeugkraftstoff
vorratsbehälter entnommenen Kraftstoff zugemischt werden
müßten.
Grundsätzlich läßt sich der Zündbrenner auch als kreis
zylindrische Kammer ausgestalten, wobei jedoch die in
der Zeichnung gezeigte Form bezüglich der Erleichterung
der Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches vorzuziehen
ist.
Claims (15)
1. Einrichtung zur Entfernung von brennbaren Festkörperteil
chen, insbesondere Ruß, aus Abgasen von Brennkraftmaschinen,
insbesondere mit einer Trenneinrichtung, durch die ein mit
brennbaren Festkörperteilchen angereicherter Abgasteilstrom
gebildet wird, ferner mit einer Verbrennungseinrichtung (2),
die eine kreiszylindrische Brennkammer (4) aufweist, in die
von einer ersten Stirnseite (6) ein einen mit brennbaren
Festkörperteilchen beladener Strom von Abgasen der Brenn
kraftmaschine leitendes Tauchrohr (1) eintaucht, die ferner
einen Einlaß (23, 12) für Zusatzluft und Zusatzkraftstoff
sowie einen Auslaß (17) für die Verbrennungsprodukte von
Zusatzluft, Zusatzkraftstoff, brennbaren Festkörperteilchen
und für Abgas aufweist und ferner eine Entflammungszone
(44) stromabwärts des Austritts (15) der Festkörperteile
aus dem Tauchrohr (1) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
in die Brennkammer (4) wenigstens eine Zusatzluftleitung
(23) tangential zum zylindrischen Mantel der Brennkammer
einmündet, daß das den Abgasteilstrom mit den brennbaren
Festkörperteilchen leitende erste Tauchrohr (1) frei in
die Brennkammer mündet und über einen Teil seiner Länge
von dem als zweites Tauchrohr (17) ausgebildeten Auslaß
umgeben ist, durch die erste Stirnseite (6) abführt und
daß die Zusatzluft und der Zusatzkraftstoff über eine in
der zweiten Stirnseite (7) der Brennkammer vorgesehene, ko
axial zum ersten Tauchrohr gelegene Überströmöffnung (12)
als brennendes Gemisch eingeführt wird, das in einem sich
stromaufwärts an die Überströmöffnung (12) anschließenden
Zündbrenner (5) gebildet wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Austritt des ersten Tauchrohres (1) als kalibrierte Öff
nung (15) ausgebildet ist und in Entflammungszone (44) im
Bereich an der Überströmöffnung (12) ragt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Tauchrohr (1) nahe dem Austritt an der kalibrierten Öff
nung (15) eine Prallplatte (45) aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Zündbrenner eine rotationssymmetrische Kammer
ist, an deren einen Ende (7), der Überströmöffnung (12) be
nachbart, eine Zusatzluftleitung (23) tangential zum Mantel
der Kammer einmündet und an derem anderen Ende eine Kraft
stoffleitung (35) einmündet, die von einer Kraftstoffzumeß
einrichtung (37) herführt und daß im Bereich der Mündung
der Kraftstoffleitung (35) in den Zündbrenner eine Zündein
richtung (32, 40) vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zündeinrichtung eine elektrisch betriebene Zündeinrich
tung ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein von Verbrennungsprodukten beheizter Glühkörper (32) in
nerhalb des Zündbrenners vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Glühkörper und die elektrisch betriebene Zündeinrichtung
durch einen elektrisch beheizbaren Glühstift (32) gebildet
werden.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zündbrenner (5) aus einem zylin
drischen Teil (8) und einem sich zur Einmündung der
Kraftstoffleitung (35) hin verjüngenden kegelstumpfför
migen Teil (9) gebildet wird.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die in die Brennkammer (4) einmündende
Zusatzluftleitung (24) und die in den Zündbrenner (5)
einmündende Zusatzluftleitung (23) über eine Luftzumeß
einrichtung (26) mit einer Zusatzluftquelle (22) verbunden
sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftzumeßeinrichtung (26) und die Kraftstoffzu
meßeinrichtung (37) von einem Steuergerät (34) in Ab
hängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der
Brennkraftmaschine gesteuert werden, der für den Gehalt
an brennbaren Festkörperteilchen im Abgas repräsentativ
ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrisch betriebene Zündeinrichtung über die
Standzeit eines von einem Betriebsaufnahmesignal gestar
teten Zeitglied betrieben wird.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steuergerät (34) mit einer Flammüberwa
chungseinrichtung versehen ist, die mit wenigstens einem
Flammüberwachungssensor (41, 42) verbunden ist, durch des
sen Signal die elektrisch betriebene Zündeinrichtung ge
steuert wird.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß in wenigstens der in die Brenn
kammer (4) einmündenden Zusatzluftleitung (23) ein Druck
ventil (27) angeordnet ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftleitung (21) von der die Zusatzluftleitungen
(23, 24) abzweigen, über einen im Auslaß (17) angeordneten
Wärmetauscher (19) geführt wird.
15. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß dem Zusatzkraftstoff katalytisch
wirksame Abbrennhilfsstoffe beigemischt sind.
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