DE69508546T2

DE69508546T2 - Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69508546T2
Application number: DE69508546T
Authority: DE
Inventors: Akio Kawaguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: EP0718476B1; EP0718476A1; JP2943641B2; JPH08177525A; DE69508546D1; US5697211A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung.

2. Beschreibung der einschlägigen Technik

In der Technik ist eine Gasturbine bekannt, bei der eine Turbine und ein Kompressor durch Abgas angetrieben werden, das in einem Brennraum verbrannt wird. Die Gasturbine ist mit einem Drehwärmeakkumulator versehen, der angetrieben wird, um sich durch die Turbine zu drehen und abwechselnd einen Luftzirkulationsweg zu der Brennkammer und einen Abgaszirkulationsweg der Turbine aufweist. Wärme wird akkumuliert in dem Wärmeakkumulator, wenn Abgas durch den Zirkulationsweg des Wärmeakkumulators durchtritt und gleichzeitig zu dem Brennraum zuzuführende Luft durch die Wärme erwärmt wird, die sich in dem Wärmeakkumulator akkumuliert, wenn die Luft durch den Zirkulationsweg des Wärmeakkumulators durchtritt (Japanisches ungeprüftes Gebrauchsmuster (Kokai) Nr. 60-28234).
Bei einer derartigen Gasturbine besteht jedoch ein Problem der Erzeugung einer großen Menge an NOx (Stickoxiden), da der Kraftstoff gewöhnlich mit Luftüberschuß verbrannt wird.
Aus dem Dokument EP-A-0 598 917 ist ein Abgasemissionsregelsystem für Brennkraftmaschinen bekannt, das ein NOx Absorptionsmittel aufweist, das innerhalb eines Abgaskanals einer Verbrennungsmaschine angeordnet ist. Dieses NOx Absorptionsmittel absorbiert NOx, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des in dieses einströmenden Abgases mager ist, und gibt NOx ab, das absorbiert wurde, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des in dieses einströmenden Abgases fett wird. Die Menge der NOx in dem NOx Absorptionsmittel wird geschätzt aus der Motorlast und der Drehzahl des Motors. Wenn diese geschätzte NOx Menge die maximale NOx Absorptionskapazität des NOx Absorptionsmittels wird, wird das Luft- Kraftstoffverhältnis des in das NOx Absorptionsmittel einströmenden Abgases fett eingestellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer Abgasreinigungsvorrichtung, die in der Lage ist, die Abgabe von NOx an die Außenluft zu verhindern.
Dies Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der nachfolgend angeführten Erfindung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, wobei:
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht einer Gasturbine zeigt;
Fig. 2 eine Schnittdraufsicht einer Turbine und eines Kompressors zeigt;
Fig. 3a und 3b Ansichten eines Drehwärmeakkumulators zeigt;
Fig. 4 eine Seitenschnittansicht einer Brennkammer zeigt;
Fig. 5a und 5b Ansichten zum Erläutern einer Absorptions- und Freigabewirkung von NOx zeigen;
Fig. 6 eine schematische Gesamtansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 7 eine schematische Gesamtansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 8a und 8b Verläufe eines Regelventilöffnungsgrads etc. zeigen;
Fig. 9 eine schematische Gesamtansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 10 eine Seitenschnittansicht der in Fig. 9 gezeigten Brennkammer zeigt;
Fig. 11 eine schematische Gesamtansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 12 eine schematische Gesamtansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 13 einen Verlauf des Steuerventilöffnungsgrads etc. zeigt;
Fig. 14 eine schematische Gesamtansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 15 eine schematische Gesamtansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 16 eine schematische Gesamtansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 17 eine schematische Gesamtansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Gasturbine zeigt;
Fig. 18 eine schematische Gesamtansicht einer Hubkolbenbrennkraftmaschine zeigt; und
Fig. 19 eine schematische Gesamtansicht noch eines anderen Ausführungsbeispiels der Hubkolbenbrennkraftmaschine zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1 bis 4 zeigen die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Gasturbine. Es soll beachtet werden, daß bei diesen Fig. 1 bis Fig. 4 die Fig. 1 eine schematische Ansicht einer gesamten Gasturbine zeigt und Fig. 2 bis Fig. 4 Detailansichten von Abschnitten der in Fig. 1 gezeigten Gasturbine zeigen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 4 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Turbine, die mit einem Turbinenrad 1 versehen ist; 2 bezeichnet einen Kompressor, der mit einem Laufrad 2a versehen ist, das angetrieben wird, um sich durch die Turbine 1 zu drehen; 3 bezeichnet eine Turbinenabtriebswelle; 4 bezeichnet einen Drehwärmeakkumulator; und 5 bezeichnet eine Brennkammer; jeweils. Der Kompressor 2 hat einen Lufteinlaßanschluß 6 zum Aufnehmen von Außenluft. Eine Auslaßseite des Kompressors 2 ist zu einer Seite des Wärmeakkumulators 4 geführt über eine Einlaßleitung 7. Andererseits erstreckt sich eine Einlaßleitung 8 von der anderen Seite des Wärmeakkumulators 4 an der entgegengesetzten Seite der Einlaßleitung 7 zu der Einlaßseite des Brennraums 5 hin, und die Auslaßseite des Brennraum 5 ist mit der Einlaßseite der Turbine 1 verbunden über eine Verbrennungsgasleitung 9. Die Auslaßseite der Turbine 1 ist zu einer Seite des Wärmeakkumulators 4 geführt über die Auslaßleitung 10, und die Auslaßleitung 11 erstreckt sich von der anderen Seite des Wärmeakkumulators 4 gegenüber der Auslaßleitung 10.
Fig. 3a zeigt eine Draufsicht des Wärmeakkumulators 4; und Fig. 3b zeigt eine Schnittseitenansicht des Wärmeakkumulators 4. Wie in Fig. 3a und 3b gezeigt ist, hat der Wärmeakkumulator 4 eine scheibenartige Form und ist durch Keramik ausgebildet. Dieser Wärmeakkumulator 4 mit der scheibenartigen Form hat eine Honigwabenbauweise mit einer großen Anzahl von Durchgangsöffnungen, die sich in der axialen Richtung erstrecken. Der Wärmeakkumulator 4 ist durch eine Drehwelle 12 gestützt, die mit einer Turbinenabtriebswelle 3 verbunden ist über eine Verzögerungsvorrichtung 13, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Demgemäß wird dieser Wärmeakkumulator 4 angetrieben, um sich durch die Turbinenabtriebswelle 3 zu drehen über die Verzögerungsvorrichtung 13, und dabei wird der Wärmeakkumulator 4 in einer durch einen Pfeil R der Fig. 1 angedeuteten Richtung gedreht mit einer Drehzahl von beispielsweise 20 bis 30 Umdrehungen pro Minute. Es soll beachtete werden, daß die Verzögerungsvorrichtung 13 durch eine Verzögerungsvorrichtung gebildet werden kann, die das Verzögerungsverhältnis steuern kann.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Einlaßleitung 7 und die Auslaßleitung 10 so angeordnet, um fast die halben Bereiche 4a und 4b einer oberen Fläche des Wärmeakkumulators 4 zu bedecken. Auf ähnliche Weise sind die Einlaßleitungen 8 und die Auslaßleitung 11 so angeordnet, um die unteren Flächenbereiche des Wärmeakkumulators 4 zu bedecken in Übereinstimmung den exakten Rückseiten dieser Bereiche 4a und 4b. Wie in Fig. 3b gezeigt ist, haben die Endflächen der Einlaßleitung 7 und 8, die der oberen Fläche und der unteren Fläche des Wärmeakkumulators 4 zugewandt sind, eine mechanische Abdichtbauweise 14 bezüglich der oberen Fläche und der unteren Fläche des Wärmeakkumulators 4 über ihren gesamten Umfang, und obwohl es in der Figur nicht angedeutet ist, haben auch die Endflächen der Abgasleitungen 10 und 11 eine mechanische Abdichtbauweise bezüglich der oberen Fläche und der unteren Fläche des Wärmeakkumulators 4 über ihren gesamten Umfang.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, bildet die Brennkammer 5 einen Brennraum 15 in ihrem Inneren. In einem Einlaßabschnitt des Brennraums 15 ist eine Zündkerze 16 angeordnet. Bei dem in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, eine Kraftstoffeinspritzdüse 17 innerhalb der Einlaßleitung 7 angeordnet. Die Menge des von dieser Kraftstoffeinspritzdüse 17 eingespritzten Kraftstoffs wird durch die Kraftstoffzufuhrregelvorrichtung 18 geregelt.
Wenn sich die Turbine 1 dreht, wird der Druck der in den Lufteinlaßkanal 6 des Kompressors 2 eingesaugten Luft durch den Kompressor 2 angehoben und zu der Einlaßleitung 7 hinein abgeben. Kraftstoff wird in diese abgegebene Luft von der Kraftstoffeinspritzdüse 17 eingespritzt. Anschließend tritt das Luftkraftstoffgemisch, das diesen eingespritzten Kraftstoff enthält, das heißt das Zuführgas, durch den Wärmeakkumulator 4 durch und wird in den Brennraum 15 der Brennkammer 5 über die Einlaßleitung 8 gefördert. Das in den Brennraum 15 geförderte Luftkraftstoffgemisch wird durch die Zündkerze 16 gezündet, und das Verbrennungsgas, das in dem Brennraum 15 verbrannt wird, tritt durch die Verbrennungsgasleitung 9 durch und wird der Turbine 1 zugeführt. Dieses Verbrennungsgas wird in die Auslaßleitung 10 abgegeben, nachdem es der Turbine 1 eine Antriebskraft erteilt hat, und tritt dann in den Wärmeakkumulator 4 ein und wird in die Atmosphäre abgegeben von der Auslaßleitung 11.
Auf diese Weise zirkuliert das von der Turbine 1 abgegebene Abgas in dem Wärmeakkumulator 4. Dabei nimmt der Wärmeakkumulator 4 Wärme von dem Abgas auf. Diese Wärme wird in dem Wärmeakkumulator 4 akkumuliert. Anschließend bewegt sich der Teil des Wärmeakkumulators 4, der die Wärme akkumuliert, von dem Bereich 4b zu dem Bereich 4a während seiner Drehung. Wenn der Teil des Wärmeakkumulators 4, der die Wärme akkumuliert, innerhalb dem Bereich 4a positioniert ist, wird die Wärme von dem Wärmeakkumulator 4 zu dem Zuführgas übergeben, das in dem Wärmeakkumulator 4 zirkuliert, und somit wird das in die Brennkammer 5 zugeführte Zuführgas erwärmt. Infolgedessen wird dieses Zuführgas innerhalb dem Brennraum 15 gut verbrannt.
Gewöhnlich wird in der Gasturbine in dem Brennraum 15 ein Luftkrafstoffgemisch verbrannt, das magerer ist als das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis, das heißt ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch. Wenn auf diese Weise der Kraftstoff unter Luftüberschuß verbrannt wird, werden leicht Stickoxide (NOx) erzeugt und es entsteht ein Problem, daß diese Stickoxide in die Atmosphäre freigegeben werden. Deshalb trägt bei der vorliegenden Erfindung der Wärmeakkumulator 4 ein NOx Absorptionsmittel und das NOx wird durch dieses NOx Absorptionsmittel absorbiert, wodurch die Freigabe von NOx in die Atmosphäre verhindert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das NOx Absorptionsmittel erfindungsgemäß aus zumindest einem Element zusammengesetzt, das gewählt ist aus einem Alkalimetall, wie beispielsweise Kalium K, Natrium Na, Lithium Li oder Zäsium Cs, einer Alkalierde, wie beispielsweise Barium Ba oder Kalcium Ca, und einer seltenen Erde, wie beispielsweise Lanthan La oder Yttrium Y und einem Edelmetall, wie beispielsweise Platin Pt. Dieses NOx Absorptionsmittel wird getragen auf beiden Oberflächen des Wärmeakkumulators 4 und den Wandflächen der großen Anzahl von Durchgangsöffnungen und dem internen Abschnitt. Wenn das Verhältnis der Luft und des Kraftstoffs, die stromaufwärts von dem Wärmeakkumulator 4 zugeführt werden, der das NOx Absorptionsmittel trägt, als ein Luft-Kraftstoffverhältnis des Gases bezeichnet wird, das in Kontakt tritt mit dem NOx Absorptionsmittel, führt dieses NOx Absorptionsmittel eine Absorptions- und Freigabewirkung des NOx durch, das heißt die Absorption von NOx, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des mit dem NOx Absorptionsmittel in Kontakt tretenden Gases mager ist, und die Freigabe des absorbierten NOx, wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des mit dem NOx Absorptionsmittel in Kontakt tretenden Gases fett oder das stöchiometrische Luft- Kraftstoffverhältnis wird.
Wenn nämlich das Verhältnis zwischen der Luft und dem Kraftstoff, die stromaufwärts von der Auslaßleitung 10 zugeführt werden, das heißt das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Wärmeakkumulator 4 einströmenden Abgases mager ist, wird NOx in dem Abgas in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert, das von dem Wärmeakkumulator 4 getragen wird. Wenn andererseits das Luft- Kraftstoffverhältnis des in den Wärmeakkumulator 4 einströmenden Zuführgases mager ist, wobei NOx in diesem Zuführgas enthalten ist, wird NOx in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert, das von dem Wärmeakkumulator 4 getragen wird, und wenn das Luft- Kraftstoffverhältnis des in den Wärmeakkumulator 4 einströmenden Zuführgases fett wird oder das stöchiometrische Luft- Kraftstoffverhältnis, wird das in dem NOx Absorptionsmittel absorbierte NOx freigegeben.
Wenn das NOx Absorptionsmittel von dem Wärmeakkumulator 4 getragen wird, wie vorstehend erwähnt ist, führt dieses NOx Absorptionsmittel tatsächlich die Absorptions- und Freigabewirkung des NOx durch, aber es besteht auch eine gewisse Unklarheit bezüglich des detaillierten Mechanismuses dieser Absorptions- und Freigabewirkung. Es kann jedoch angenommen werden, daß diese Absorptions- und Freigabewirkung durch einen Mechanismus ausgeführt wird, wie er in Fig. 5a und Fig. 5b gezeigt ist. Als nächstes wird dieser Mechanismus erläutert mittels eines Beispiels, wobei das Platin Pt und Barium Ba von dem Träger getragen werden, es wird aber ein ähnlicher Mechanismus ausgeführt, selbst wenn andere Edelmetalle, Alkalimetalle, Alkalierden und seltene Erden verwendet werden.
Gewöhnlich wird nämlich ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch in dem Brennraum 15 verbrannt, wie vorstehend erwähnt ist. Demgemäß wird das Luftkraftstoffverhältnis des Abgases gewöhnlich mager. Dabei ist eine große Menge an Sauerstoff in dem Abgas enthalten. Wie in Fig. 5a gezeigt ist, haftet der Sauerstoff O&sub2; an der Oberfläche des Platin Pt in der Gestalt von O&sub2;&supmin; oder O²&supmin;. Andererseits reagiert dabei NO in dem Abgas mit dem O&sub2;&supmin; oder O²&supmin; an der Oberfläche des Platin Pt und wird zu NO&sub2; (2NO + O&sub2; → 2NO&sub2;). Anschließend absorbiert ein Teil des erzeugten NO2 in dem Absorptionsmittel, während es an dem Platin Pt oxidiert wird und haftet an dem Bariumoxid BaO, während es in dem Absorptionsmittel diffundiert in der Gestalt eines Salpetersäureions NO3, wie in Fig. 5a gezeigt ist. Auf diese Weise wird NOx in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert. Soweit wie das Abgas ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis hat, wird NO&sub2; an der Oberfläche des Platins Pt erzeugt, und soweit wie die NOx Absorptionsmittelfähigkeit des Absorptionsmittels nicht gesättigt ist, wird NO2 in dem Absorptionsmittel absorbiert, und das Salpetersäureion NO3 wird erzeugt.
Selbst wenn andererseits das in den Wärmeakkumulator 4 einströmende Zuführgas ein mageres Luft-Kraftstoffverhältnis hat, wird NOx in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert durch einen ähnlichen Mechanismus, wenn NOx in diesem Zuführgas enthalten ist. Wenn im Gegensatz hierzu das Luft-Kraftstoffverhältnis des Zuführgases angefettet wird oder das stöchiometrische Luft- Kraftstoffverhältnis wird, reagieren die Kohlenwasserstoffe HC, die in dem Zuführgas enthalten sind, mit Sauerstoff O2&supmin; oder O²&supmin; an dem Platin Pt und werden oxidiert. Infolgedessen besteht nicht länger Sauerstoff an dem Platin Pt, und deshalb schreitet die Reaktion in der umgekehrten Richtung fort (NO3&supmin; → NO&sub2;), und somit werden die Salpetersäurenionen NO3&supmin; in dem Absorptionsmittel von dem Absorptionsmittel in der Gestalt von NO&sub2; freigegeben. Dieses freigegebene NO2 reagiert mit HC, wie in Fig. 5b gezeigt ist, und wird reduziert. Wenn auf diese Weise NO2 nicht länger an der Oberfläche des Platins Pt existiert, wird NO2 sukzessive von dem Absorptionsmittel freigegeben. Wenn demgemäß das Luft-Kraftstoffverhältnis des Zuführgases angefettet wird oder das stöchiometrische Luft- Kraftstoffverhältnis wird, wird das in dem NOx Absorptionsmittel absorbierte NOx in einer kurzen Zeit freigegeben, und außerdem wird dieses freigegebene NOx reduziert, und deshalb wird es möglich, zu verhindern, daß NOx in die Atmosphäre abgegeben wird.
Bei dem in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das in den Wärmeakkumulator 4 einströmende Zuführgas aus einem Luft-Kraftstoffgemisch zusammengesetzt, und das gesamte in die Brennkammer 5 zuzuführende Zuführgas wird in die Brennkammer 5 zugeführt nach dem Durchtreten durch den Wärmeakkumulator 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde gewöhnlich das Luft- Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches abgemagert, und demgemäß wird ein mageres Gasgemisch in der Brennkammer 5 verbrannt. Dabei wird das in der Brennkammer 5 erzeugte NOx in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert, wenn das Abgas innerhalb dem Wärmeakkumulator 4 zirkuliert. Da andererseits NOx nicht enthalten ist in dem Luft-Kraftstoffgemisch, das in den Wärmeakkumualtor 4 einströmt, wird eine NOx Absorptionswirkung in dem Bereich 4a nicht ausgeführt.
Andererseits wird das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Wärmeakkumulator 4 einströmenden Luft-Kraftstoffgemisches periodisch angefettet oder das stöchiometrische Luft- Kraftstoffverhältnis bei diesem Ausführungsbeispiel. Wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft-Kraftstoffgemisches, das in den Wärmeakkumulator 4 einströmt, angefettet wird oder das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis wird, werden in dem Bereich 4a die in dem NOx Absorptionsmittel absorbierten NOx freigegeben, und diese freigegebenen NOx werden reduziert. Demgemäß wird die NOx Absorptionsfähigkeit des NOx Absorptionsmittels nicht gesättigt, und somit werden die in dem Abgas enthaltenen NOx kontinuierlich absorbiert durch das NOx Absorptionsmittel. Andererseits enthält dieses NOx Absorptionsmaterial Platin Pt, und hat deshalb auch eine Wirkung als ein Oxidationskatalysator, und demgemäß werden unverbrannte Kohlenwasserstoffe und CO in dem Abgas oxidiert durch dieses NOx Absorptionsmittel. Somit ist es möglich, die Freigabe von NOx und unverbrannter HC und CO in die Atmosphäre zu verhindern durch das NOx Absorptionsmittel.
Es soll beachtet werden, daß sich bei der Erhöhung der Menge des eingespritzten Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzdüse 19 die Menge an NOx erhöht, die in dem Brennraum 15 erzeugt wird. Demgemäß ist es auch möglich, die Menge an NOx zu schätzen, die in dem Brennraum 15 erzeugt wird aus der Kraftstoffeinspritzmenge, kumulative Addition dieser geschätzten NOx Menge während einer Betriebsperiode der Gasturbine, zeitweiliges Anfetten oder zu dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis machen des Luft-Kraftstoffgemisches, wenn dieser kumulative Wert einen vorgegebenen Wert überschreitet, und die Freigabe von NOx aus dem NOx Absorptionsmittel durchzuführen. Darüber hinaus ist es auch möglich, das Verzögerungsverhältnis der Verzögerungsvorrichtung 13 in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzmenge zu regeln und die Drehzahl des Wärmeakkumulators 4 anzuheben, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge steigt. Dabei wird die Regelung zum Anfetten des Luft-Kraftstoffverhältnises des Luft- Kraftstoffgemisches bei jeder vorgegebenen Periode ausgeführt. Es soll beachtet werden, daß die Drehzahl des Wärmeakkumulators 4 durch die Verzögerungsvorrichtung 13 auch bei jedem der Ausführungsbeispiele verwendet werden kann, die nachfolgend erläutert sind.
Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Einlaßleitung 7 in eine erste Einlaßleitung 7a und eine zweite Einlaßleitung 7b geteilt. Die erste Einlaßleitung 7a ist zu dem Bereich 4a des Wärmeakkumulators 4 geführt, und die Kraftstoffeinspritzdüse 17 ist in dieser ersten Einlaßleitung 7a angeordnet. Im Gegensatz dazu ist die zweite Einlaßleitung 7b mit der Einlaßleitung 8 verbunden ohne einen Durchtritt durch den Wärmeakkumulator 4 hindurch. Demgemäß wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Teil des Zuführgases in dem zu der Brennkammer 5 zuzuführenden Zuführgas veranlaßt zum Zirkulieren in dem Wärmeakkumulator 4.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird das von der ersten Einlaßleitung 7a zu dem Wärmeakkumulator 4 zuzuführende Zuführgas zu einem Luft-Kraftstoffgemisch gemacht, und Luft wird von der zweiten Einlaßleitung 7b zu der Einlaßleitung 8 zugeführt. Desweiteren wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Einspritzvorgang der Kraftstoff-Einspritzdüse so geregelt, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis des in den Trennraum 5 zuzuführenden Gasgemisches mager wird, und das Luft- Kraftstoffverhältnis des von dem ersten Einlaßdurchtritt 7a in den Wärmeakkumulator 4 einströmenden Gasgemisches fett wird oder das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis wird. Es soll beachtet werden, daß bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel das Luft-Kraftstoffverhältnis des von dem ersten Einlaßdurchtritt 7a in den Wärmeakkumulator 4 einströmenden Gasgemisches immer angefettet ist oder das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis ist, es aber auch möglich ist, das Luft-Kraftstoffverhältnis dieses Gasgemisches gewöhnlich zu regeln auf mager und periodisch das Luft- Kraftstoffverhältnis dieses Gasgemisches anzufetten oder zu dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis zu machen.
Fig. 7 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Einlaßleitung 7 auch in eine erste Einlaßleitung 7a und eine zweite Einlaßleitung 7b geteilt, aber bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz zu dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel das Luftregelventil 19 in der zweiten Einlaßleitung 7b angeordnet. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die NOx Absorption des NOx Absorptionsmittels in dem Bereich 4b erhöht wird, wird das Luftregelventil 19 mehr geöffnet, und die Menge des Luft-Kraftstoffgemisches wird erhöht, das von der ersten Einlaßleitung 7a in den Wärmeakkumulator 4 hineinströmt. Wie nämlich in Fig. 8a gezeigt ist, erhöht sich die Menge der in dem Brennraum 15 erzeugten NOx zusammen mit einem Anstieg der Kraftstoffeinspritzmenge Qf, und somit wird, wie in Fig. 8b gezeigt ist, der Öffnungsgrad des Luftregelventils 19 vermindert, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Qf ansteigt. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Menge der in dem NOx Absorptionsmittel absorbierten NOx erhöht wird, erhöht sich die Menge des Gasgemisches mit einem fetten oder einem stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis, das in dem Wärmeakkumulator 4 zirkuliert, und somit ist ein Risiko der Sättigung der NOx Absorptionsfähigkeit von dem NOx beseitigt, selbst wenn die in dem NOx Absorptionsmittel absorbierten NOx erhöht werden.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Einlaßleitung 7 auch in eine erste Einlaßleitung 7a und eine zweite Einlaßleitung 7b geteilt, und die Kraftstoffeinspritzdüse 17 ist in der ersten Einlaßleitung 7a angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Gaszirkulationsbereich des Wärmeakkumulators 4 auch in die Bereiche 4a und 4b geteilt und einen Bereich 4d mit einem kleineren Oberflächenbereich als den dieser Bereiche 4a und 4b. Desweiteren ist die Einlaßleitung 8 in eine erste Einlaßleitung 8a in eine zweite Einlaßleitung 8b geteilt, wobei die erste Einlaßleitung 7a mit der ersten Einlaßleitung 8a über den Bereich 4c verbunden ist, und die zweite Einlaßleitung 7b mit der zweiten Einlaßleitung 8b über den Bereich 4a verbunden ist.
Desweiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 10 gezeigt ist, ein hohler zylindrischer Körper 20 mit einer großen Anzahl von darin ausgebildeten Öffnungen in der Brennkammer 5 angeordnet. Ein Endabschnitt des hohlen zylindrischen Körpers 20 ist mit der zweiten Einlaßleitung 8b verbunden, und ein kreisförmiger Raum um den hohlen zylindrischen Körper 20 herum ist mit der ersten Einlaßleitung 8a verbunden. Die Hauptkraftstoffeinspritzdüse 21 ist auch in dem hohlen zylindrischen Körper 20 angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Luft, die von der zweiten Einlaßleitung 7b in den Bereich 4a des Wärmeakkumulators 4 einströmt, durch den Wärmeakkumulator 4 erwärmt und tritt dann durch die zweite Einlaßleitung 8b durch und wird in den Brennraum 15 hinein zugeführt. In diese Luft hinein wird Kraftstoff aus der Hauptkraftstoffeinspritzdüse 21 eingespritzt. Andererseits strömt das Luft-Kraftstoffgemisch mit dem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis von der ersten Einlaßleitung 7a in den Bereich 4c des Wärmeakkumulators 4 ein. Aus dem NOx Absorptionsmittel in dem Bereich 4c wird NOx durch dieses Luft-Kraftstoffgemisch mit einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis freigegeben, und dieses freigegebene NOx wird sofort reduziert. Anschließend wird das in dem Bereich 4c zirkulierende Gasgemisch in den Brennraum 15 zugeführt über die erste Einlaßleitung 8a und verbrannt. Dabei wird auch das Durchschnittsluftkraftstoffverhältnis des Gasgemisches mager, das in dem Brennraum 15 verbrannt wird.
Es soll beachtet werden, daß bei diesem Ausführungsbeispiel das Luft-Kraftstoffgemisch mit dem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis auch kontinuierlich in den Bereich 4b strömt, aber es gewöhnlich auch möglich ist, den Kraftstoffeinspritzvorgang aus der Kraftstoffeinspritzdüse 17 anzuhalten und ein Luft-Kraftstoffgemisch mit einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis zuzuführen in den Bereich 4c hinein für eine Periode, wenn sich der Wärmeakkumulator 4 einmal periodisch dreht.
Fig. 11 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Einlaßleitung 7 auch in die erste Einlaßleitung 7a und die zweite Einlaßleitung 7b geteilt, die Einlaßleitung 8 ist in die erste Einlaßleitung 8a und die zweite Einlaßleitung 8b geteilt, und die Kraftstoffeinspritzdüse 17 ist in der ersten Einlaßleitung 7a angeordnet. Desweiteren sind bei diesem Ausführungsbeispiel eine bewegliche Isolationswand 22, die den Bereich 4a und den Bereich 4c isoliert, und eine bewegliche Isolationswand 23 angeordnet, die den Bereich 4b und den Bereich 4c isoliert, so daß sie sich um die Mittelachse des Wärmeakkumulators 4 herum umdrehen können durch die Drehvorrichtung 24. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann nämlich durch Drehen eines Paars beweglicher Isolationswände 22 und 23 der Oberflächenbereich des Bereichs 4c des Wärmeakkumulators 4 gesteuert werden, in dem das Luftkraftstoffgemisch mit dem fetten oder stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis zirkuliert.
Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht wird, wie vorstehend erwähnt ist, wird die Menge der erzeugten NOx in diesem Zusammenhang erhöht, und demgemäß wird auch die Menge der NOx erhöht, die in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert werden. Um demgemäß NOx aus dem NOx Absorptionsmittel gut freizugeben bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel, wird der Oberflächenbereich S des Bereichs 4c erhöht, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Qs erhöht wird, wie beispielsweise durch eine gestrichelte Linie S in Fig. 13 angedeutet ist.
Fig. 12 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel hat grundsätzlich eine ähnliche Bauweise wie das in Fig. 11 gezeigte Ausführungsbeispiel, aber bei dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Luftregelventil 25 in der ersten Einlaßleitung 7a angeordnet. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Oberflächenbereich S des Bereichs 4c geändert wird, um nicht die Menge des zirkulierenden Luft- Kraftstoffgemisches mit einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis pro Einheitsoberflächenbereich in dem Wärmeakkumulator 4 zu ändern, wie durch eine durchgezogene Linie θ in Fig. 13 angedeutet ist, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge Qf erhöht wird, wird der Öffnungsgrad θ des Luftregelventils 25 erhöht.
Fig. 14 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Gaszirkulationsbereich des Wärmeakkumulators 4 in vier Bereiche geteilt aus einem Zirkulationsbereich 4a-1, einem Zirkulationsbereich 4b des Abgases, einem Zirkulationsbereich 4a-2 der Luft oder des Luftkraftstoffgemisches und einem Zirkulationsbereich 4c des Luft-Kraftstoffgemisches mit einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis. Andererseits ist die Einlaßleitung 7 in eine erste Einlaßleitung 7a-1, eine zweite Einlaßleitung 7a-2 und eine dritte Einlaßleitung 7b geteilt, und es sind jeweils Kraftstoffeinspritzdüsen 17a und 17b in der ersten Einlaßleitung 7a-1 und der zweiten Einlaßleitung 7a-2 angeordnet. Die erste Einlaßleitung 7a-1 ist auch mit der ersten Einlaßleitung 8a verbunden über den Bereich 4c, und die zweite Einlaßleitung 7a-2 und die dritte Einlaßleitung 7b sind miteinander verbunden mit der zweiten Einlaßleitung 8b über den entsprechenden Bereich 4a- 2 und 4a-1 jeweils.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel der Betriebszustand, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge klein ist, fortgesetzt wird, das heißt bei einem Betriebszustand, bei dem die Menge der NOx, die in dem NOx Absorptionsmittel pro Zeiteinheit absorbiert wird, klein ist, wird der Kraftstoffeinspritzvorgang von der Kraftstoffeinspritzdüse 17a ausgeführt, und der Kraftstoffeinspritzvorgang aus der Kraftstoffeinspritzdüse 17b wird angehalten. Dabei strömt in dem Bereich 4c das Luft- Kraftstoffgemisch mit einem fetten oder stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis, und die Freigabewirkung von NOx wird ausgeführt, und die Luft wird zu dem Bereich 4a-2 und dem Bereich 4a-1 zugeführt. Wenn im Gegensatz dazu ein Betriebszustand fortgesetzt wird, bei dem die Menge der Kraftstoffeinspritzung groß ist, das heißt bei dem Betriebszustand, bei dem die in dem NOx Absorptionsmittel absorbierte Menge NOx pro Zeiteinheit groß ist, wird die Kraftstoffeinspritzung von beiden Kraftstoffeinspritzdüsen 17a und 17b ausgeführt. Dabei strömt in dem Bereich 4c und Bereich 4a-2 das Luft-Kraftstoffgemisch mit einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis, so daß die Freigabewirkung des NOx ausgeführt wird, und die Luft zu dem Bereich 4a-1 zugeführt wird.
Darüber hinaus ist es auch möglich, eine andere Regelung durchzuführen durch Verwenden der Gasturbine mit einer in Fig. 14 gezeigten Bauweise. Es ist nämlich auch möglich, zu veranlassen, daß das Luft-Kraftstoffgemisch mit einem fetten oder stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in den Bereich 4c einströmt, und zu veranlassen, daß ein mageres Luft- Kraftstoffverhältnis in den Bereich 4a-2 einströmt. Dabei wird in dem Bereich 4c die Freigabewirkung von NOx ausgeführt, und in dem Bereich 4c werden die unverbrannten HC, die in dem Wärmeakkumulator 4 zum Zeitpunkt der Freigabe zum NOx verbleiben, in dem Bereich 4a-2 verbrannt. Demgemäß kann dabei die Abgabemenge der unverbrannten HC reduziert werden.
Fig. 15 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die NOx Freigabeleitung 10a von der Auslaßleitung 10 abgezweigt, und die Kraftstoffeinspritzdüse 17 ist in dieser NOx Freigabeleitung 10a angeordnet. Diese NOx Freigabeleitung 10a ist zu dem Bereich 4c des Wärmeakkumulators geführt und mit dem Lufteinlaßkanal 6 des Kompressors 2 verbunden über diesen Bereich 4c und die Leitung 10b. Der Druck in dem Lufteinlaßkanal 6 des Kompressors 2 ist niedriger als der Druck in der Auslaßleitung 10, und demgemäß strömt das Abgas aus der Auslaßleitung 10 in den Bereich 4c hinein über die NOx Freigabeleitung 10a.
Kraftstoff wird in die NOx Freigabeleitung 10a eingespritzt aus der Kraftstoffeinspritzdüse 17. Infolgedessen strömt ein Abgas mit einem Verhältnis zwischen der Luft und dem Kraftstoff, das stromaufwärts von dem Bereich 4c zugeführt wird, das heißt das Luft-Kraftstoffverhältnis mit einem fetten oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in den Bereich 4c ein. Somit wird in dem Bereich 4c die NOx Freigabewirkung aus dem NOx Absorptionsmittel ausgeführt. Anschließend tritt dieses Abgas durch die Leitung 10b durch und wird zu dem Lufteinlaßkanal 6 gefördert und mit Luft gemischt, die von einem externen Abschnitt strömt. Dieses Gasgemisch aus Luft und Abgas tritt durch den Kompressor 2 durch und wird in die Einlaßleitung 7 hineingefördert und tritt anschließend durch den Bereich 4a durch und wird dann über die Einlaßleitung 8 in die Brennkammer 5 hineingefördert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Kraftstoff in ein Hochtemperaturabgas eingespritzt, und deshalb wird das Verdampfen des Kraftstoffs gefördert, und somit wird der eingespritzte Kraftstoff gleichförmig diffundiert in dem Bereich 4c. In dem Bereich 4c ist die Temperatur des Wärmeakkumulators 4 auch niemals abgesenkt. Infolgedessen wird NOx gut aus dem NOx Absorptionsmittel freigegeben. Durch eine erneute Zirkulation des Abgases in dem Brennraum 15 auf diese Weise kann die Menge der erzeugten NOx auch reduziert werden.
Fig. 16 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel zweigt die NOx Freigabeleitung 10a von der Einlaßleitung 7 und der Auslaßheitung 10 ab, und die Kraftstoffeinspritzdüse 17 ist in dieser NOx Freigabeleitung 10a angeordnet. Diese NOx Freigabeleitung 10a ist zu dem Bereich 4c des Wärmeakkumulators 4 geführt und mit dem Lufteinlaßkanal 6 des Kompressors 2 verbunden über diesen Bereich 4c und die Leitung 10b. Das Luftregelventil 26 ist zwischen der Einlaßleitung 7 und der NOx Freigabeleitung 10a angeordnet, und ein Abgasregelventil 27 ist zwischen der Abgasleitung 10 und der NOx Freigabeleitung 10a angeordnet. Der Druck innerhalb dem Druckeinlaßkanal 6 des Kompressors 2 ist niedriger als der Druck innerhalb der Einlaßleitung 7 und der Druck innerhalb der Auslaßleitung 10, und demgemäß strömen die Luft und das Abgas in den Bereich 4c über die NOx Freigabeleitung 10a, wenn die jeweiligen Regelventile 26 und 27 öffnen.
In die NOx Freigabeleitung 10a wird Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzdüse 17 eingespritzt, und infolgedessen fließt ein Gasgemisch aus Abgas und Luft mit einem Verhältnis zwischen der Luft und dem Kraftstoff, das stromaufwärts von dem Bereich 4c zugeführt wird, das heißt ein Luft- Kraftstoffverhältnis, das fett ist oder das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis ist, in den Bereich 4c. Somit wird in dem Bereich 4c die NOx Freigabewirkung aus dem NOx Absorptionsmittel ausgeführt. Anschließend tritt dieses Gasgemisch durch die Leitung 10b durch und wird in den Lufteinlaßkanal 6 hinein gefördert und mit der Luft vermischt, die von dem externen Abschnitt strömt. Dieses Gasgemisch tritt durch den Kompressor 2 durch und wird in die Einlaßleitung 7 hineingefördert und tritt anschließend in den Bereich 4a durch und wird dann in die Brennkammer 5 hineingefördert über die Einlaßleitung 8.
Es soll beachtet werden, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Öffnungsgrade der Regelventile 26 und 27 so geregelt werden, daß die Temperatur des Bereichs 4c eine Temperatur wird, bei der NOx leicht freigegeben wird. Dabei ist es auch möglich, wie in Fig. 16 gezeigt ist, einen Temperatursensor 28 in der Leitung 10b anzuordnen und die Öffnungsgrade der Regelventile 26 und 27 so zu regeln, daß die Temperatur des Gases, das durch den Bereich 4c durchtritt, die durch diesen Temperatursensor 28 erfaßt wird, die vorgegebene Temperatur wird.
Fig. 17 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Einlaßleitung 7 in die Einlaßleitungen 7a und 7b verzweigt, und die jeweiligen Einlaßleitungen 7a und 7b sind mit der Einlaßleitung 8 verbunden über die entsprechenden Bereiche 4a-1 und 4a-2 des Wärmeakkumulators 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Auslaßleitung 10 auch in eine Vielzahl von Auslaßleitungen 10a und 10b verzweigt, und die jeweiligen Auslaßleitungen 10a und 10b sind mit der Auslaßleitung 11 verbunden über die entsprechenden Bereiche 4b-1 und 4b-2 des Wärmeakkumulators 4. Desweiteren sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Bereiche 4a- 1 und 4a-2, durch die das Zufuhrgas zu der Brennkammer 5 zirkuliert, und die Bereiche 4b-1 und 4b-2, durch die das Abgas zirkuliert, abwechselnd angeordnet in der Drehrichtung des Wärmeakkumulators 4.
Die Menge der in dem NOx Absorptionsmittel absorbierten NOx ist proportional zu einer Zeit, in der das NOx Absorptionsmittel dem Abgas ausgesetzt ist. Wenn demgemäß die jeweiligen Abgaszirkulationsbereiche 4b-1 und 4b-2 enger hergestellt sind, wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird eine Zeit, für die diese Bereiche dem Abgas ausgesetzt sind, kürzer, und deshalb wird ein Spielraum in der Absorptionsmenge von NOx erzeugt, und es wird möglich, die Drehzahl des Wärmeakkumulators 4 langsam zu machen. Bei dem in Fig. 17 gezeigten Ausführungsbeispiel kann nämlich der Drehantriebsverlust des Wärmeakkumulators 4 gesenkt werden.
Fig. 18 und Fig. 19 zeigen einen Fall, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Hubkolbenbrennkraftmaschine angewandt ist. Zu aller erst bezeichnet in Fig. 18 ein Bezugszeichen 30 einen Brennkraftmaschinenkörper; 31 bezeichnet einen Windkessel; und 32 bezeichnet jeweils einen Abgaskrümmer. Das Kraftstoffeinspritzventil 17 ist in der Einlaßleitung 7 stromaufwärts von dem Wärmeakkumulator 4 angeordnet, und der Kraftstoff wird von der Kraftstoffeinspritzdüse 17 so eingespritzt, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis des in die Motorzylinder zuzuführenden Luft-Kraftstoffgemisches gewöhnlich mager wird. Das Luft-Kraftstoffverhältnis des Luft- Kraftstoffgemisches, das in den Motorzylinder zugeführt wird, wird periodisch angefettet oder zu dem stöchiometrischen Luft- Kraftstoffverhältnis gemacht durch Erhöhen der Einspritzmenge des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffeinspritzventil 17, und dabei wird NOx aus dem NOx Absorptionsmittel des Bereichs 4a freigegeben, das durch den Wärmeakkumulator 4 getragen wird.
Bei dem in Fig. 19 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Windkessel 31 mit der Außenluft verbunden über die Einlaßleitung 33 und einen Luftreiniger 34, und der Abgaskrümmer 32 ist mit einem Abgasdurchtritt 35 verbunden. Dieser Abgasdurchtritt 25 ist verzweigt in ein paar Abgaszweigdurchtritte 36a und 36b, und diese Abgaszweigdurchtritte 36a und 36b sind mit einem gemeinsamen Abgasdurchtritt 37 kombiniert. In den jeweiligen Abgaszweigdurchtritten 36a und 36b sind fixe Wärmeakkumulatoren 38a und 38b jeweils angeordnet. Ein Durchtrittsschaltventil 40 ist in dem Zweigabschnitt 39 der jeweiligen Abgaszweigdurchtritte 36a und 36b angeordnet, und ein Durchtrittsschaltventil 42 ist auch in dem kombinierten Abschnitt 41 der jeweiligen Abgaszweigdurchtritte 36a und 36b angeordnet. Andererseits sind die jeweiligen Abgaszweigdurchtritte 36a und 36b stromabwärts von den jeweiligen Wärmeakkumulatoren 38a und 38b mit einer Reduktionsgaszuführvorrichtung 44 verbunden über die entsprechenden Öffnungs- oder Schließventile 43a und 43b, und die jeweiligen Abgaszweigdurchtritte 36a und 36b stromaufwärts von den jeweiligen Wärmeakkumulatoren 38a und 38b sind mit dem Windkessel 31 verbunden über die entsprechenden Öffnungs- oder Schließventile 45a und 45b. Es soll beachtet werden, daß bei diesem Ausführungsbeispiel das NOx Absorptionsmittel auch auf den jeweiligen Wärmeakkumulatoren 38a und 38b getragen wird.
Die Durchtrittsschaltventile 40 und 42 werden abwechselnd geschalten in einen Zustand, bei dem die beiden Endabschnitte des Abgaszweigdurchtritts 36a geschlossen sind, und einen Zustand, bei dem die beiden Endabschnitte des Abgaszweigdurchtritts 38b geschlossen sind. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, wenn die beiden Endabschnitte der Abgaszweigleitung 36a geschlossen sind durch die Durchtrittsschaltventile 40 und 42, strömt das Abgas in den Wärmeakkumulator 38b hinein, wie durch einen Pfeil mit einer durchgezogenen Linie angedeutet ist, und dabei wird das NOx in dem Abgas in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert, das an dem Wärmeakkumulator 38b getragen wird. Andererseits werden dabei die Öffnungs/Schließventile 43a und 45a geöffnet, und das Luft-Kraftstoffgemisch mit einem fetten oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis wird aus der Reduktionsgaszuführvorrichtung 44 zu dem Wärmeakkumulator 38a zugeführt, wodurch dieses Luft-Kraftstoffgemisch erwärmt wird durch den Wärmeakkumulator 38a, und gleichzeitig wird das in dem NOx Absorptionsmittel absorbierte NOx freigegeben, das auf dem Wärmeakkumulator 38a getragen wird. Unmittelbar nach der Freigabe dieses NOx wird es reduziert. Anschließend wird dieses Gasgemisch in den Windkessel 31 hinein zugeführt und mit der Luft vermischt, die von der Einlaßleitung 33 angesaugt wird, und somit wird das Luft-Kraftstoffgemisch in den Motorzylinder hinein zugeführt, das mager wird.
Anschließend werden die Durchtrittsschaltventile 40 und 42 so geschaltet, um die beiden Endabschnitte des Abgaszweigdurchtritts 36 zu schließen. Dabei wird NOx in dem Abgas in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert, das an dem Wärmeakkumulator 38a getragen wird. Andererseits werden dabei die Öffnungs/Schließventile 43a und 45b geöffnet, und das Luft- Kraftstoffgemisch mit einem fetten oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis strömt in den Wärmeakkumulator 38b. Dabei wird dieses Luft-Kraftstoffgemisch durch den Wärmeakkumulator 38b erwärmt und gleichzeitig werden die in dem NOx Absorptionsmittel absorbierten NOx freigegeben, das an dem Wärmeakkumulator 38b getragen wird.
Auf diese Weise wird erfindungsgemäß ein Wärmeakkumulator geschaffen, durch den ein Zuführgas, das in den Brennraum zuzuführen ist, und ein Abgas abwechselnd zirkuliert werden, das aus dem Brennraum abgegeben wird, und das NOx Absorptionsmittel wird an diesem Wärmeakkumulator getragen, wodurch es möglich ist, die Freigabe von NOx in die Atmosphäre zu verhindern, während das Zuführgas erwärmt wird, das in den Brennraum zugeführt wird.

Claims

1. Abgasreinigungsvorrichtung mit:

einem Brennraum (15;)

einem Wärmeakkumulator (4), durch den Zuführgas, das in den Brennraum (15) gefördert wird, und Abgas abwechselnd strömen, das von dem Brennraum (15) abgegeben wird, wobei Wärme in dem Wärmeakkumulator (4) akkumuliert wird, wenn das Abgas innerhalb dem Wärmeakkumulator (4) strömt, wobei das Zuführgas durch die Wärmeakkumulation in dem Wärmeakkumulator (4) erwärmt wird, wenn das Zuführgas innerhalb dem Wärmeakkumulator (4) strömt;

gekennzeichnet durch

ein NOx Absorptionsmittel, das an dem Wärmeakkumulator (4) getragen wird, wobei das NOx Absorptionsmittel NOx absorbiert, wenn ein Luft-Kraftstoffverhältnis des Gases, das in Kontakt tritt mit dem NOx Absorptionsmittel, niedrig ist, und absorbierte NOx freigibt, wenn ein Luft-Kraftstoffverhältnis des Gases, das in Kontakt tritt mit dem NOx Absorptionsmittel, eines ist aus einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis, wobei das NOx Absorptionsmittel in dem Abgas enthaltenes NOx absorbiert, wenn das Abgas innerhalb dem Wärmeakkumulator (4) strömt; und

eine Einrichtung zum Veranlassen, daß ein Luft- Kraftstoffverhältnis von zumindest einem Teil des Zuführgases, das innerhalb dem Wärmeakkumulator (4) strömt, zu einem aus einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis wird, um NOx aus dem NOx Absorptionsmittel freizugeben, wenn das Zuführgas von einem aus dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis innerhalb dem Wärmeakkumulator (4) strömt.

2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zuführgas entweder mit einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis aus einem Luft-Kraftstoffgemisch zusammengesetzt ist.

3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein gesamtes Zuführgas, das in den Brennraum (15) hinein zugeführt wird, in dem Wärmeakkumulator (4) zirkuliert wird.

4. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Teil des Zuführgases, das in den Brennraum (15) hinein zugeführt wird, in dem Wärmeakkumulator (4) zirkuliert wird, und das restliche Zuführgas in den Brennraum (15) hinein zugeführt wird ohne eine Zirkulation in dem Wärmeakkumulator (4).

5. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Regeleinrichtung vorgesehen ist zum Regeln einer Proportion zwischen einem Teil einer Zuführgasmenge und der Restzuführgasmenge.

6. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zuführgas entweder mit einem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis aus einem Luft-Kraftstoffgemisch zusammengesetzt ist, das Abgas enthält.

7. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Regeleinrichtung (19) vorgesehen ist zum Regeln einer Proportion zwischen der Abgasmenge und der Luft-Kraftstoffgemischmenge.

8. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Gasturbine (1), die einen Kompressor (2) beliefert, durch das Verbrennungsgas in dem Brennraum (15) angetrieben wird, und das Luft-Kraftstoffgemisch entweder mit dem fetten Luft- Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luftkraftstoffverhältnis, das das Abgas enthält, in dem Wärmeakkumulator (4) zirkuliert und dann in den Lufteinlaßkanal des Kompressors gefördert wird.

9. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zuführgas entweder mit dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis aus dem Abgas zusammengesetzt ist.

10. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Gasturbine (1), die einen Kompressor (2) beliefert, durch das Verbrennungsgas in den Brennraum (15) angetrieben wird, und das Abgas entweder mit dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in dem Wärmeakkumulator (4) zirkuliert und dann in den Lufteinlaßkanal des Kompressors (2) gefördert wird.

11. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wärmeakkumulator (4) einen Drehwärmeakkumulator aufweist, der abwechselnd innerhalb der Zirkulationsbahn des Zuführgases und innerhalb der Zirkulationsbahn des Abgases durchtritt.

12. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Oberflächenbereich der Zirkulation des Wärmeakkumulators, in dem das Zuführgas entweder mit dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis zirkuliert, geregelt wird in Übereinstimmung mit der Menge der NOx, die in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert sind.

13. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Vielzahl von Zuführgaszirkulationsbahnen vorgesehen ist, die durch den Wärmeakkumulator (4) durchtreten, und die Anzahl der Zuführgaszirkulationsbahnen, durch die das Zuführgas entweder mit dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis zirkulieren muß, geändert wird in Übereinstimmung mit der Menge an NOx, die in dem NOx Absorptionsmittel absorbiert ist.

14. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Drehzahl des Wärmeakkumulators (4) geregelt wird in Übereinstimmung mit der NOx Menge in dem Abgas.

15. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Vielzahl von Zuführgaszirkulationsbahnen, die durch den Wärmeakkumulator (4) durchtreten, und eine Vielzahl von Abgaszirkulationsbahnen vorgesehen ist, die durch den Wärmeakkumulator (4) durchtreten, und wobei diese Zuführgaszirkulationsbahnen und Abgaszirkulationsbahnen abwechselnd angeordnet sind entlang einer Drehrichtung des Wärmeakkumulators (4).

16. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wärmeakkumulator (4) durch ein Paar fixer Wärmeakkumulatoren (4) gebildet wird, wobei das Abgas abwechselnd zirkuliert wird in einem Paar Wärmeakkumulatoren (4), und gleichzeitig das Zuführgas entweder mit dem fetten Luft-Kraftstoffverhältnis oder dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis in dem Wärmeakkumulator (4) zirkuliert, in dem das Abgas nicht zirkuliert.