EP0250829B1 - Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffteilchen im Abgas von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffteilchen im Abgas von Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0250829B1
EP0250829B1 EP87107311A EP87107311A EP0250829B1 EP 0250829 B1 EP0250829 B1 EP 0250829B1 EP 87107311 A EP87107311 A EP 87107311A EP 87107311 A EP87107311 A EP 87107311A EP 0250829 B1 EP0250829 B1 EP 0250829B1
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EP
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combustion
chamber
combustion chamber
preparation chamber
glow
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EP87107311A
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EP0250829A1 (de
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Hubert Dettling
Rolf Dr. Dipl.-Ing. Leonhard
Ulrich Dr. Dipl.-Ing. Projahn
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/26—Construction of thermal reactors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/38—Arrangements for igniting

Definitions

  • the invention relates to a combustion device for solid particles according to the preamble of the main claim.
  • the pilot flame generated in the treatment chamber strikes through the overflow opening into the actual combustion chamber, into which the soot particles to be burned are introduced as a carrier with a partial flow branched off from the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • the glow plug of the ignition device which contains an electric heating element for starting the ignition, is exposed to thermal overload and wear, since this is kept constantly at high temperature during operation.
  • the combustion device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a thermal overload is prevented by the eccentric arrangement of the ignition device in the treatment chamber outside the flame area, so that the ignition device has a long service life.
  • the incandescent body which acts as a stabilizing element for the flame, can be designed in a particularly flow-suitable form and its mass can also be adapted to the special thermal conditions.
  • FIG. 1 shows a combustion device in longitudinal section
  • FIG. 2 shows a glow body in side view
  • FIG. 3 shows the glow body according to FIG. 2 in cross section
  • FIG. 4 shows a third embodiment of a glow body in side view
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of a glow body in longitudinal section
  • FIGS. 6 and 7 a fifth embodiment of a filament in longitudinal and cross section.
  • the exhaust gas flow is first passed through an electrostatic soot switch known from DE-OS 34 24 196 and a centrifugal separator, at the outlet of which exhaust gas escapes, which largely consists of soot and other solid particles is free, and at the other outlet a partial exhaust gas stream emerges, which is enriched with the separated soot and solid particles.
  • an electrostatic soot switch known from DE-OS 34 24 196 and a centrifugal separator, at the outlet of which exhaust gas escapes, which largely consists of soot and other solid particles is free, and at the other outlet a partial exhaust gas stream emerges, which is enriched with the separated soot and solid particles.
  • the partial exhaust gas stream is fed to a combustion device described below and shown in the drawing.
  • the combustion apparatus has a combustion chamber 1 in a cylindrical jacket 2 and it coaxially then a pilot burner 3 with a fuel mixture preparation chamber 4 in a kappenföi 'iT I sodium housing 5.
  • the combustion chamber 1 and the treatment chamber 4 are connected via an overflow opening 6 in a partition wall 7 connected, in which the overflow opening 6 has the shape of a nozzle narrowing towards the combustion chamber 1.
  • a dip tube 10 projects coaxially against the overflow opening 6, the end 11 of which is axially closed and has a certain distance from the overflow opening 6.
  • the immersion tube 10 Near its end 11, the immersion tube 10 has a plurality, for example two, radial outlets 12 through which the exhaust gas stream 15 fed through the immersion tube 10 and loaded with soot particles 14 enters the combustion chamber 1.
  • the outlets 12 lie within a pipe section 16 which is fastened coaxially to the immersion pipe 10 with a partition 17, so that an annular gap 18 is formed between the outer circumference of the pipe section 16 and the inside of the jacket 2 of the combustion chamber 1.
  • the partition 17 and the part of the pipe section 16 surrounding the outlets 12 of the immersion tube 10 enclose in the form of a bell a hot combustion chamber 19 with a limited volume that is open towards the overflow opening 6.
  • the soot particles 14 emerging from the outlets 12 are ignited and largely burnt in this hot combustion chamber 19.
  • the resulting combustion gases and the incompletely burned soot particles 14 occur on the outer circumference of the bell-shaped hot combustion chamber 19 and are deflected at the end edge of the pipe section 16 to the gap 18.
  • a second pipe section 20 projects coaxially, which is fastened to the jacket 2 of the combustion chamber 1 with a flange 21.
  • the pipe sections 16 and 20 divide the combustion chamber 1 into a plurality of interconnected annular gaps 18, 21 and 22, which form a labyrinth system and extend the flow path of the combustion gas.
  • This design of the combustion chamber 1 increases the residence time of the combustion gas and thereby increases the degree of burnout.
  • a countercurrent heat exchanger is formed, which ensures high heat utilization.
  • the hot burner exhaust gases heat the immersion tube 10 through the immersed exhaust gas stream loaded with soot particles so that the soot particles 14 emerging from the outlets 12 are brought to reaction temperature within a short time. Because of the preheating in the immersion tube 10, pre-reactions are already possible in the case of diesel exhaust gases which have a residual oxygen content, and these have a favorable effect on the degree of burnout.
  • a fuel supply line 30 and one or more, for example two, air supply lines open into the treatment chamber 4 31, 32.
  • the inlet openings 33, 34 of the air supply lines 31, 32 open in the same direction tangentially into the processing chamber 4 near the partition 7, so that the combustion air flows into the processing chamber 4 with swirl.
  • the fuel supply line 30 opens into a bulge 36 of the processing chamber 4 formed by an extension 35.
  • a glow plug 37 known per se, projects into this eccentric bulge 36 and is supplied with an electric current to start the combustion device.
  • a rotationally symmetrical incandescent body 40 is arranged in the center of the processing chamber 4 of the pilot burner 3. It is attached to the end wall of the housing 5 and extends to the overflow opening 6.
  • the incandescent body 40 has a plurality of, for example three, annular ribs 42 projecting radially from a shaft 41, of which the annular ribs 42 near the overflow opening have openings 43 which are uniformly distributed.
  • a control valve 45 or a pump is connected to the fuel supply line 30 and a blower 46 is connected to the air supply, both of which are controlled by a central control unit 47 so that the for the combustion necessary quantities of fuel and air are metered.
  • Glow plug 37 is also connected to control unit 47. Furthermore, the control device 47 for flame monitoring in the treatment room 4 of the pilot burner 3 is connected to a sensor 48 which is inserted into the housing and which can be designed as an optical sensor, as a temperature probe or as an ion current probe.
  • an outer shell 50 surrounds the housing 5 of the pilot burner 3, the jacket 2 of the combustion chamber 1 and the cup 24 of the collecting chamber 25.
  • the blower 46 presses the combustion air 52 required for the combustion through the annular space 51 formed by the shell 50, which heats up and simultaneously serves as a coolant for the combustion device.
  • the shell 50 has an inlet connection 53 in the area of the collecting chamber 25 and an outlet connection 54 in the area of the pilot burner 3, which is connected via a line 55 to the air supply lines 31, 32.
  • the glow plug 37 is first supplied with current and, preferably, liquid fuel is led through the fuel feed line 30 into the bulge 36 of the processing chamber 4.
  • the fan 46 conveys combustion air into the processing chamber 4 through the two inlet openings 33, 34.
  • the fuel-air mixture ignites in the processing chamber 4 and the flame strikes through the overflow opening 6 into the bell-shaped hot combustion chamber 19 Time the incandescent body reaches 40 ignition temperature, so that the flame formation is stabilized.
  • the glow plug 37 can now be switched off.
  • the pilot flame which swirls as a result of the tangential supply of air through the overflow opening 6 into the hot combustion chamber 19, is concentrated in the axial direction by the formation of the overflow opening 6 as a nozzle, so that a very hot combustion core zone is formed in the middle of the hot combustion chamber 19, in which the soot particles 14 are quickly brought to the reaction temperature.
  • the combustion exhaust gases flow under further reaction through a relatively long path formed by the annular gaps 18, 21 and 22 into the collection chamber 25 and from there as a clean, cooled exhaust gas.
  • the incandescent body 40 has a cylindrical basic shape, into which four longitudinal grooves 61 are machined crosswise, so that four longitudinal ribs 62 are formed. In the radially outer surface of the longitudinal ribs 62, longitudinal grooves 63 are additionally formed, the depth of which is less than that of the longitudinal grooves 61 Axial parallel longitudinal grooves can, as shown in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the incandescent body 40 can also have the shape of a cylindrical sleeve 70, the jacket of which is penetrated by a plurality of openings 71, 72 in the bores.
  • the openings 71 run radially to the longitudinal axis of the incandescent body.
  • the openings 72 penetrate the sleeve 70 obliquely to the radial in the exemplary embodiment according to FIGS. 6 and 7, so that the gases which pass through are given a swirl.
  • the parts of the combustion device which are exposed to high temperatures such as in particular the incandescent body 40, consist of a high-temperature-resistant material, for example of a nickel-based alloy known under the name "Inconel" or of ceramic.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungsvorrichtung für Feststoffteilchen nach der Gattung des Hauptanspruchs.
  • Zum Entfernen von Ruß aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselbrennkraftmaschinen, ist es bereits durch die DE-OS 34 24 196 bekannt, die Rußteilchen durch eine elektrostatische Rußweiche aus dem Abgas auszuscheiden und diese in einem abgeteilten Abgasstrom einer Verbrennungsvorrichtung zum Verbrennen zuzuführen. Bei einer in der deutschen Patentanmeldung P 35 26 074 vorgeschlagenen Verbrennungsvorrichtung der oben angegebenen Gattung ragt mittig in die Aufbereitungskammer, in die flüssiger Brennstoff, insbesondere Kraftstoff, und Verbrennungsluft dosiert zugeführt und dort intensiv vermischt und entzündet werden, ein Glühkörper in Form eines elektrisch beheizten Glühstiftes, der nach dem Starten für ein stabiles Entflammen des Kraftstoff-Luft-Gemisches sorgt. Die in der Aufbereitungskammer erzeugte Pilotflamme schlägt durch die Überströmöffnung in die eigentliche Brennkammer, in die die zu verbrennenden Rußteilchen mit einem vom Abgas der Brennkraftmaschine abgezweigten Teilstrom als Träger eingeführt werden. Bei der vorge schlagenen Verbrennungsvorrichtung hat es sich als nachteilig herausgestellt, daß der Glühstift der Zündeinrichtung, der zum Starten der Zündung einen elektrischen Heizkörper enthält, einer thermischen Überlastung und Abnutzung ausgesetzt ist, da dieser während des Betriebs dauernd auf hoher Temperatur gehalten wird.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß durch die außermittige, außerhalb des Flammbereichs liegende Anordnung der Zündeinrichtung in der Aufbereitungskammer eine thermische Überlastung verhindert wird, so daß die Zündeinrichtung eine hohe Standzeit hat. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß der Glühkörper, der als Stabilisierungselement für die Flamme wirkt, in einer besonders strömungsgeeigneten Form gestaltet und auch seine Masse den besonderen thermischen Gegebenheiten angepaßt werden kann.
  • Durch eine vorteilhafte Ausgestaltung der Verbrennungsvorrichtung gemäß Anspruch 2 wird eine besonders hohe Standzeit der Zündeinrichtung und ein schnelles Starten der Zündung erzielt.
  • Durch die Weiterbildung nach Anspruch 6 wird die aus der Aufbereitungskammer in die Brennkammer schlagende Pilotflamme, die mit Drall austritt, konzentriert und ein Aufweiten verhindert.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die in den anderen Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen der Verbrennungsvorrichtung möglich.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Verbrennungsvorrichtung im Längsschnitt, Figur 2 einen Glühkörper in Seitenansicht, Figur 3 den Glühkörper nach Figur 2 im Querschnitt, Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Glühkörpers in Seitenansicht, Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Glühkörpers im Längsschnitt und Figur 6 und 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Glühkörpers im Längs- und Querschnitt.
    • Beschreibuna des Ausführungsbeispiels
  • Zum Entfernen von Rußteilchen aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselbrennkraftmaschinen, wird der Abgasstrom zunächst durch eine beispielsweise durch die DE-OS 34 24 196 bekannte elektrostatische Rußweiche und einen Fliehkraftabscheider geleitet, an dessen einem Ausgang Abgas austritt, das weitgehenst von Ruß und anderen Feststoffteilchen frei ist, und an dessen anderem Ausgang ein Abgasteilstrom austritt, der mit den ausgeschiedenen Ruß- und Feststoffteilchen angereichert ist. Zum Entsorgen des Rußes wird der Abgasteilstrom einer nachgehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Verbrennungsvorrichtung zugeführt.
  • Die Verbrennungsvorrichtung hat eine Brennkammer 1 in einem zylindrischen Mantel 2 und daran gleichachsig anschließend einen Zündbrenner 3 mit einer Brennstoffgemisch-Aufbereitungskammer 4 in einem kappenföi'iTIigen Gehäuse 5. Die Brennkammer 1 und die Aufbereitungskammer 4 sind miteinander über eine Überströmöffnung 6 in einer Trennwand 7 verbunden, in der die Überströmöffnung 6 die Form einer zur Brennkammer 1 hin sich verengenden Düse hat.
  • In die zylindrische Brennkammer 1 ragt von dem im Zündbrenner 3 gegenüberliegenden Ende gegen die Überströmöffnung 6 gleichachsig ein Tauchrohr 10, dessen Ende 11 axial verschlossen ist und zur Überströmöffnung 6 hin einen bestimmten Abstand hat. Nahe seinem Ende 11 hat das Tauchrohr 10 mehrere, beispielsweise zwei radiale Auslässe 12, durch die der durch das Tauchrohr 10 zugeführte, mit Rußpartikeln 14 beladene Abgasstrom 15 in die Brennkammer 1 gelangt. Die Auslässe 12 liegen innerhalb eines Rohrstücks 16, das mit einer Trennwand 17 am Tauchrohr 10 gleichachsig befestigt ist, so daß zwischen dem Außenumfang des Rohrstücks 16 und der Innenseite des Mantels 2 der Brennkammer 1 ein ringförmiger Spalt 18 gebildet wird. Die Trennwand 17 und der die Auslässe 12 des Tauchrohrs 10 umgebende Teil des Rohrstücks 16 umschließen in Form einer Glocke eine zur Überströmöffnung 6 hin offene heiße Brennkammer 19 mit einem begrenzten Volumen. In dieser heißen Brennkammer 19 werden die aus den Auslässen 12 austretenden Rußpartikei 14 entzündet und größtenteils verbrannt. Die entstehenden Veribrennungsgase und die unvollständig verbrannten Rußpartikel 14 treten am äußeren Umfang der glockenförmigen heißen Brennkammer 19 aus und werden an der Stirnkante des Rohrstücks 16 zum Spalt 18 hin umgelenkt.
  • In den sich hinter der heißen Brennkammer 19 erstreckenden Teil des Rohrstücks 16 ragt gleichachsig ein zweites Rohrstück 20, das mit einem Flansch 21 am Mantel 2 der Brennkammer 1 befestigt ist. Die Rohrstücks 16 und 20 unterteilen die Brennkammer 1 in mehrere miteinander verbundene Ringspalte 18, 21 und 22, die ein Labyrinthsystem bilden und den Strömungweg des Verbrennungsgases verlängern. Durch diese Ausbildung der Brennkammer 1 wird die Verweilzeit des Verbrennungsgases erhöht und dadurch der Ausbrandgrad gesteigert. Am Auslaßende des innersten Ringspaltes 22 schließt sich eine von einer Tasse 24 gebildete Sammelkammer 25 an, durch die das Tauchrohr 10 ragt und von der ein Abgasstutzen 26 zum Abführen der Brennerabgase 27 wegführt. Durch die gleichachsige Anordnung des Tauchrohres 10 zu dem vom Rohrstück 20 gebildeten innersten Ringspalt 22 wird ein Gegenstromwärmetauscher gebildet, der eine hohe Wärmeausnutzung gewährleistet. Die heißen Brennerabgase erwärmen über das Tauchrohr 10 den durch diesen geführten, mit Rußpartikeln beladenen Abgasstrom, so daß die aus den Auslässen 12 austretenden Rußpartikel 14 innerhalb kurzer Zeit auf Reaktionstemperatur gebracht werden. Aufgrund der Vorwärmung im Tauchrohr 10 sind bei Dieselabgasen, die einen Restsauerstoffanteil haben, bereits Vorreaktionen möglich, die den Ausbrandgrad günstig beeinflussen.
  • Zum Erzeugen einer Zünd- oder Pilotflamme, die aus der Aufbereitungskammer 4 des Zündbrenners 3 durch die Überströmöffnung 6 gegen das Ende 11 des Tauchrohrs 10 in die heiße Brennkammer 19 schlägt, münden in die Aufbereitungskammer 4 eine Brennstoffzuführleitung 30 und eine oder mehrere, beispielsweise zwei Luftzuführleitungen 31, 32. Die Eintrittsöffnungen 33, 34 der Luftzuführleitungen 31, 32 münden gleichgerichtet tangential in die Aufbereitungskammer 4 nahe der Trennwand 7, so daß die Verbrennungsluft mit Drall in die Aufbereitungskammer 4 einströmt. Die Brennstoffzuführleitung 30 mündet in eine durch einen Ansatz 35 gebildete Ausbauchung 36 der Aufbereitungskammer 4. In diese außermittige Ausbauchung 36 ragt eine an sich bekannte Glühkerze 37, die zum Starten der Verbrennungsvorrichtung mit einem elektrischen Strom versorgt wird. Mittig in der Aufbereitungskammer 4 des Zündbrenners 3 ist ein rotationssymmetrischer Glühkörper 40 angeordnet. Er ist an der Stirnwand des Gehäuses 5 befestigt und erstreckt sich zur Überströmöffnung 6 hin. Der Glühkörper 40 hat mehrere, beispielsweise drei von einem Schaft 41 radial abstehende Ringrippen 42, von denen die der Überströmöffnung nahen Ringrippen 42 gleichmäßig verteilte Durchbrüche 43 haben.
  • Zum Erzeugen der Pilotflamme und zum Zuführen von für die Verbrennung der Rußpartikel 4 nötigen Luft ist in die Brennstoffzuführleitung 30 ein Steuerventil 45 oder eine Pumpe und in die Luftzuführung ein Gebläse 46 geschaltet, die beide von einem zentralen Steuergerät 47 so gesteuert werden, daß die für die Verbrennung nötigen Mengen an Brennstoff und Luft dosiert zugeführt werden.
  • Mit dem Steuergerät 47 ist außerdem die Glühkerze 37 verbunden. Ferner ist das Steuergerät 47 zur Flammenüberwachung im Aufbereitungsraum 4 des Zündbrenners 3 mit einem in das Gehäuse eingesetzten Sensor 48 verbunden, der als optischer Sensor, als Temperatursonde oder als lonenstromsonde ausgebildet sein kann.
  • Um die Wärme der Verbrennungsvorrichtung gut auszunützen, ist diese nach außen isoliert. Dazu umgibt eine äußere Schale 50 das Gehäuse 5 des Zündbrenners 3, den Mantel 2 der Brennkammer 1 und die Tasse 24 der Sammelkammer 25. Durch den von der Schale 50 gebildeten Ringraum 51 wird von dem Gebläse 46 die für die Verbrennung nötige Verbrennungsluft 52 hindurchgedrückt, wobei sich diese erwärmt und gleichzeitig als Kühlmittel für die Verbrennungsvorrichtung dient. Die Schale 50 hat im Bereich der Sammelkammer 25 einen Einlaßstutzen 53 und im Bereich des Zündbrenners 3 einen Auslaßstutzen 54, der über eine Leitung 55 mit den Luftzuführungsleitungen 31, 32 verbunden ist.
  • Zur Inbetriebnahme der beschriebenen verbrennungsvorrichtung wird zunächst die Glühkerze 37 mit Strom versorgt und durch die Brennstoffzuführleitung 30 vorzugsweise flüssiger Kraftstoff in die Ausbauchung 36 der Aufbereitungskammer 4 geleitet. Gleichzeitig fördert das Gebläse 46 Verbrennungsluft in die Aufbereitungskammer 4 durch die beiden Eintrittsöffnungen 33, 34. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur entzündet sich das Brennstoff-Luftgemisch in der Aufbereitungskammer 4 und die Flamme schlägt durch die Überströmöffnung 6 in die glockenförmige heiße Brennkammer 19. Nach einiger Zeit erreicht der Glühkörper 40 Zündtemperatur, so daß die Flammenbildung stabilisiert wird. Die Glühkerze 37 kann nun abgeschaltet werden. Die unter Drall infolge der tangentialen Zuführung der Luft durch die Überströmöffnung 6 in die heiße Brennkammer 19 schiagende Zündflamme wird durch die Ausbildung der Uberströmöffnung 6 als Düse in der Axialen konzentriert, so daß in der Mitte der heißen Brennkammer 19 eine sehr heiße Verbrennungskernzone gebildet wird, in der die Rußpartikel 14 schnell auf Reaktionstemperatur gebracht werden. Nach einer Rezirkulation in der Brennkammer 19 strömen die Verbrennungsabgase unter weiterer Reaktion durch einen relativ langen, durch die Ringspalte 18, 21 und 22 gebildeten Weg in die Sammelkammer 25 und von dort als sauberes, abgekühltes Abgas ab.
  • Neben dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des Glühkörpers, der eine Gasvermischung fördernde und die Flamme zur Überströmöffnung 6 zur Brennkammer 1 hin leitende Flächen hat, sind andere Gestaltungsformen möglich. Im Prinzip sind rotationssymmetrische Formen bevorzugt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 hat der Glühkörper 40 eine zylindrische Grundform, in die kreuzweise vier Längsnuten 61 eingearbeitet sind, so daß vier Längsrippen 62 gebildet werden. In die radial äußere Fläche der Längsrippen 62 sind zusätzlich Längsnuten 63 eingeformt, deren Tiefe geringer ist als die der Längsnuten 61. Anstelle von achsparallelen Längsnuten können in den Glühkörper 40, wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 dargestellt ist, auch nur eine oder zwei Nuten 65 eingearbeitet sein, die wendelförmig verlaufen und so dem Glühkörper die Form einer Schnecke 66 verleihen. Anstelle einer kompakten Gestaltung kann der Glühkörper 40 auch die Form einer zylindrischen Hülse 70 haben, deren Mantel von mehreren Durchbrüchen 71, 72 der Bohrungen dudrchsetzt ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 verlaufen die Durchbrüche 71 radial zur Längsachse des Glühkörpers. Dagegendurchsetzen die Durchbrüche 72 die Hülse 70 beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6 und 7 zur Radialen schräg, so daß die durchtretenden Gase einen Drall erhalten.
  • Ergänzend wird bemerkt, daß die Teile der Verbrennungsvorrichtung die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie insbesondere der Glühkörper 40, aus einem hochtemperaturfesten Werkstoff bestehen, beispielsweise aus einer unter dem Namen "Inconel" bekannten Nickelbasislegierung oder aus Keramik.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffteilchen, insbesondere Rußpartikel, im Abgas von Brennkraftmaschinen, mit einer Brennkammer (1), in die durch ein Tauchrohr (10) ein mit den Teilchen (14) beladener Abgasstrom (15) eingeleitet und aus der das Verbrennungsprodukt (27) abgeleitet wird, mit einem Zündbrenner (3) der eine Brennstoff-Gemischaufbereitungskammer (4) und eine diese mit der Brennkammer verbindende Überströmöffnung (6) hat, mit einem Glühkörper (40) und einer Zündeinrichtung (37) im Zündbrenner sowie mit Zuleitungen (30; 31, 32) für flüssigen Brennstoff und Verbrennungsluft in die Aufbereitungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (37) außermittig und getrennt von dem zentral in der Aufbereitungskammer (4) angeordneten Glühkörper (40) angeordnet ist der die Gasvermischung fördernde und die Flamme zur Überströmöffnung hin leitende Flächen aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (37) in einer Ausbauchung (36) der Aufbereitungskammer (4) angeordnet ist und daß der Brennstoffeinlaß (30) in die Ausbauchung (36) mündet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung eine elektrisch beheizbare Glühkerze (37) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der sich gleichachsig in der Aufbereitungskammer (4) erstreckende, rotationssymmetrische Glühkörper (40) mehrere Ringrippen (42) hat.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringrippen (42) Durchbrüche (43) haben.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aufbereitungskammer (4) und die Brennkammer (1) miteinander verbindende Überströmöffnung (6) als sich zur Brennkammer hin verjüngende Düse ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper (40) mehrere Längsrippen (62) hat.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippen (62) einen dreieckförmigen Querschnitt mit einer Längsnut (63) in der radial äußeren Fläche haben.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper (40) die Form einer Schnecke (66) mit einer wendelförmigen Nut (65) hat.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper die Form einer Hülse (70) mit mehreren Durchbrüchen (71, 72) hat.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchbrüche (72) schräg zu den Radialen der Hülse (70) erstrecken.
EP87107311A 1986-06-30 1987-05-20 Vorrichtung zum Verbrennen von Feststoffteilchen im Abgas von Brennkraftmaschinen Expired EP0250829B1 (de)

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