DE4016261A1

DE4016261A1 - Abgasreinigungseinrichtung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge mit innerer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4016261A1
Application number: DE4016261A
Authority: DE
Inventors: Christian Klepsch; Georg A Von Breunig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-05-19
Publication date: 1991-12-19

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit innerer Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Entsprechend der Hauptanmeldung P 40 10 913.5 und der ersten Zusatzanmeldung P 40 12 458.4 ist vorgesehen, daß innerhalb der vorgesehenen Nachbrennkammer der Abgasreinigungseinheit ein der Behandlung der Abgase dienender Funkenregen zustandekommt, wobei die Aufteilung der von einer Zündspule zugeführten Hochspannungsenergie auf eine Vielzahl von Funkenstrecken mit induktiven Mitteln vorgenommen wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bereits vorgeschlagene Abgasreinigungseinrichtung derart weiterzubilden, daß eine zeitlich sehr genau gesteuerte Verteilung der zur Verfügung gestellten Hochspannungsenergie auf die innerhalb der Nachbrennkammer der Abgasreinigungseinheit vorgesehenen Funkenstrecken erfolgt.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Abgasreinigungseinheit, bei welcher eine zeitlich genau gesteuerte Verteilung der Zündfunkenenergie mit mechanischen Mitteln erfolgt:

Fig. 2 eine seitliche Ansicht der Abgasreinigungseinheit von Fig. 1 und

Fig. 3 und 4 Draufsichten auf eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungseinheit, bei welcher die Erzeugung und Verteilung der Hochspannungsenergie auf der Basis eines Induktors vorgenommen wird.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Abgasreinigungseinheit 1 mit einer zylindrischen Nachbrennkammer 2, welche im Vergleich zu ihrem Durchmesser eine geringe Höhe aufweist. Die obere Begrenzungsfläche sowie die seitliche Umfangsfläche dieser Nachbrennkammer 2 wird durch eine Keramikscheibe 4 gebildet, welche auf gegenüberliegenden Seiten je eine Öffnung 5 aufweist, durch welche die zu behandelnden Abgase eingeführt und abgeleitet werden. Durch die obere Fläche der Keramikscheibe 4 führen eine Vielzahl von Elektrodenstiften 6, welche in kreuzförmiger Anordnung entlang von vier radial verlaufenden Elektrodenpfaden angeordnet sind. Diese Elektrodenpfade der Elektrodenstifte 6 sind dabei gegenüber der Mittelachse der zylindrischen Nachbrennkammer zur Seite hin versetzt angeordnet. Innerhalb der einzelnen Elektrodenpfade sind die Elektrodenstifte 6 jeweils im konstanten Abstand voneinander eingesetzt.

Die untere Begrenzungsfläche der zylindrischen Nachbrennkammer 2 wird durch eine Metallscheibe 7 gebildet. Im mittleren Bereich der Keramikscheibe 4 und der Metallscheibe 7 ist eine Welle 8 gelagert, welche einen doppelarmigen metallischen Arm 9 trägt. Dieser doppelarmige Arm 9 ist dabei derart gekrümmt, daß bei der Rotation desselben innerhalb jeweils konstanter Zeitabstände ein Überkreuzen der entlang der Elektrodenpfade vorgesehenen Elektrodenstifte 6 erfolgt. Der doppelarmige Arm 9, welcher funktionsmäßig weitgehend den Verteilerfinger innerhalb eines Verteilerkopfes einer Brennkraftmaschine entspricht, wird über die Welle 8 von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben, so daß innerhalb einer genau vorgegebenen zeitlichen Folge zwischen den in das Innere der Nachbrennkammer 2 ragenden Enden der Elektrodenstifte 6 und dem elektrisch leitfähigen doppelarmigen Arm 9 Funken hervorgerufen werden, sobald die äußeren Enden der Elektrodenstifte 6 an einer Hochspannungsquelle, beispielsweise einer Zündspule angeschlossen sind. Je nach der Anzahl der vorgesehenen Elektrodenstifte 6 sowie der Drehzahl des doppelarmigen Armes 9 kann somit innerhalb der Nachbrennkammer 2 eine erwünschte Funkenhäufigkeit erreicht werden.

Während bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Antrieb des die Funkenverteilung durchführenden drehbaren Elementes 9 mit Hilfe eines Elektromotors erfolgt, besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, daß das drehbare Element unmittelbar von den durch die Nachbrennkammer hindurchströmenden Abgasen angetrieben wird. Eine auf dieser Basis arbeitenden Abgasreinigungseinheit ergibt sich beispielsweise bei Vorsehung einer zylindrischen Nachbrennkammer relativ großer Länge, bei welcher die zu behandelnden Abgase in Längsrichtung hindurchgeleitet werden. Die Elektrodenstifte sind in diesem Fall entlang der äußeren Mantelfläche der Nachbrennkammer angeordnet, während entlang der Achse der Nachbrennkammer ein zylindrisches drehbares Element vorgesehen ist, welches als Gegenelektrode dient. Dieses zylindrische Element weist entlang seiner äußeren Mantelfläche einen schraubenförmigen Steg auf, welcher beim Hindurchströmen der zu behandelnden Abgase eine Rotation des drehbaren Elements hervorruft. Ähnlich wie der doppelarmige Arm 9 der Ausführungsform von Fig. 1 und 2 bewirkt dieser vorspringende schraubenförmige Steg zusätzlich eine Aktivierung jeweils einzelner Funkenstrecken zwischen der Vielzahl der entlang der Mantelfläche der zylindrischen Nachbrennkammer angeordneten Elektrodenstifte und der drehbar ausgebildeten Gegenelektrode. In dem betreffenden Fall kann somit auf das Vorsehen eines eigenen Antriebs für das eine gesteuerte Verteilung der Zündfunken hervorrufenden drehbaren Elementes verzichtet werden.
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Fig. 3 und 4 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher die Funkenerzeugung auf Induktorbasis vorgenommen wird. Im Bereich der vorgesehener Nachbrennkammer ist in diesem Fall ein metallischer inneren Ring 10 vorgesehen, welcher in gleichmäßigen Winkelabständen Öffnungen 11 aufweist, durch welche die zu behandelnden Abgase hindurchgeleitet werden. Gegenüber diesem stationär gehaltenen inneren Ring 10 ist ein metallischer äußerer Ring 12 drehbar gelagert, welcher auf gegenüberliegenden Seiten zwei zur Mitte hin ragende Ansätze 13 aufweist. Die inneren Enden dieser Ansätze 13 sind mit Kontaktbürsten 14 versehen, welche bei der Drehung des metallischen äußeren Ringes 12 auf dem stationär gehaltenen inneren Ring 10 entlanggeführt werden. Die beiden Ringe 10 und 12 sind dabei an den beiden Ausgangsklemmen einer Induktorspule angeschlossen, welche beispielsweise durch die Stromwicklung einer Lichtmaschine gebildet wird. Die Ausgangsklemmen der betreffenden Stromwicklung werden dabei über die beiden metallischen Ringe 10 und 12 und die Kontaktbürsten 14 kurzgeschlossen. Bei der Rotation des äußeren Ringes 12 in Bezug auf den stationären inneren Ring 10 verlieren jedoch die Kontaktbürsten 14 im Bereich der vorgesehenen Öffnungen 11 ihren Kontakt mit dem stationären Ring 10, so daß auf diese Weise innerhalb der induktiven Spule eine kurzfristige Stromunterbrechung hervorgerufen wird. Auf Grund dieser Stromunterbrechung wird eine Hochspannung induziert, so daß zwischen den rotierenden Kontaktbürsten 14 und dem stationären metallischen Ring 10 im Bereich der Öffnungen 11 eine Funkenentladung zustande kommt. Mit Hilfe derartiger auf Induktorbasis erzeugter Funkenentladungen kann somit die gewünschte Nachbehandlung der durch die Öffnungen 11 hindurchgeleiteten Abgase erreicht werden.

Während die Erfindung vor allem zur Reinigung der Abgase von inneren Brennkraftmaschinen geeignet erscheint, so besteht im Rahmen der Erfindung jedoch auch die Möglichkeit, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Abgasreinigungseinheit die Abgase von stationären Heizungs- und Industrieanlagen gereinigt werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Schornstein in seinem oberen Bereich mit einer zylindrischen Abgasreinigungseinheit versehen sein, deren Durchmesser dem Durchmesser des Schornsteins angepaßt ist. Eine derartige Abgasreinigungseinheit kann dabei aus einzelnen Keramikringen aufgebaut werden, welche in regelmäßigen Winkelabständen mit radial verlaufenden Elektrodenstäben versehen sind. Die nach außen ragenden Enden dieser Elektrodenstifte sind an Induktionsspulen angeschlossen, welche wiederum über entsprechende Ringleitungen und eine Steigleitung von einem Hochspannungsimpulsgenerator gespeist werden. Entlang der Mittelachse der zylindrischen Abgasreinigungseinheit ist in diesem Fall ein zylindrisches Rohr vorgesehen, welches als Gegenelektrode dient.

Claims

1. Abgasreinigungseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit innerer Brennkraftmaschine nach Patentanmeldung P 40 10 913.5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Nachbrennkammer (2) der Abgasreinigungseinheit (1) wenigstens ein drehbares Element (9, 12) angeordnet ist, welches der gesteuerten Verteilung und/oder Erzeugung von Funken dient.

2. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Element (9, 12) von einem Elektromotor oder unmittelbar durch die durch die Nachbrennkammer (2) hindurchströmenden Abgase angetrieben ist.

3. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Element (9, 12) als Gegenelektrode dient, welche in Verbindung mit einer Mehrzahl von starr angeordneten Elektrodenstiften (6) die räumliche Anordnung der Funkenstrecken festlegt.

4. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Element (9) derart geformt ist, daß bei gegebener Anordnung der starren Elektrodenstifte (6) bei jeder Drehung des drehbaren Elementes (9) eine zeitlich genau festgelegte gleichmäßige Weiterschaltung der jeweils aktivierten Funkenstrecken erfolgt.

5. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbrennkammer (2) als flache, zylindrische Kammer ausgebildet ist, welche entsprechende Einlaß- und Auslaßöffnungen (5) für die zu behandelnden Abgase aufweist, und daß in die eine Stirnwandung dieser flachen zylindrischen Nachbrennkammer (2) die mit einer Hochspannungsquelle verbundenen Elektrodenstifte (6) in kreuzförmiger Anordnung eingesetzt sind, während im Bereich der gegenüberliegenden Stirnwandung der Nachbrennkammer (2) das drehbare Element in Form eines gekrümmten doppelarmigen Armes (9) gelagert ist.

6. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Element (12) im Stromkreis einer induktiven Spule liegt, welche der Funkenbildung dient.

7. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine stationäre Leiterscheibe (10) vorgesehen ist, auf welcher das mit entsprechenden Kontaktbürsten (14) versehene drehbare Element (12) entlanggeführt ist, und daß diese stationäre Leiterscheibe (10) mit Öffnungen (11) versehen ist, in deren Bereich die Kontaktbürsten (14) des drehbaren Elementes (12) ihre elektrische Verbindung mit der stationären Leiterscheibe (10) verlieren.

8. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie der Nachbrennkammer (2) derart gewählt ist, daß die zu behandelnden Abgase gezielt durch die Öffnungen (11) der stationären Leiterscheibe (10) hindurchgeleitet sind.

9. Abgasreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Speisung des drehbaren Elementes (12) unmittelbar von der Stromwicklung einer Lichtmaschine erfolgt.

10. Abgasreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche der Haupt- oder Zusatzanmeldungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasreinigungseinheit stationär im Kaminbereich von Heizungs- und/oder Industrieanlagen eingebaut ist.

11. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasreinigungseinheit ein vorzugsweise zylindrischer Körper ist, welcher den oberen Abschnitt eines Schornsteins bildet.

12. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasreinigungseinheit aus mehreren Keramikringen zusammengesetzt ist, durch welche in regelmäßigen Winkelabständen radial verlaufende Elektrodenstäbe hindurchgeführt sind, die in Verbindung mit einer entlang der Mittelachse angeordneten Gegenelektrode eine Vielzahl von Funkenstrecken festlegen.

13. Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den äußeren Enden der durch die Keramikringe hindurchführenden Elektrodenstäbe Induktionsspulen befestigt sind, welche über Ringleitungen und eine gemeinsame Steigleitung von einem Hochspannungsimpulsgenerator gespeist sind.