EP0638776B1 - Anordnung zur Verringerung der Geruchs - und Schadstoffemission bei Heizgeräten für Fahrzeuge - Google Patents

Anordnung zur Verringerung der Geruchs - und Schadstoffemission bei Heizgeräten für Fahrzeuge Download PDF

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EP0638776B1
EP0638776B1 EP94110636A EP94110636A EP0638776B1 EP 0638776 B1 EP0638776 B1 EP 0638776B1 EP 94110636 A EP94110636 A EP 94110636A EP 94110636 A EP94110636 A EP 94110636A EP 0638776 B1 EP0638776 B1 EP 0638776B1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
exhaust
flame tube
catalytically active
exhaust gas
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EP94110636A
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EP0638776A1 (de
Inventor
Leonhard Dr.-Ing. Vilser
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Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Publication of EP0638776A1 publication Critical patent/EP0638776A1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/0027—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel
    • F24H1/0045—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters using fluid fuel with catalytic combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for reducing the Odor and pollutant emissions with catalytically effective Exhaust gas flow section during operation of a liquid fuel operated engine independent heater for vehicles with combustion chamber and subordinate Flame tube and concentric with the combustion chamber and the flame tube arranged heat exchanger, in which the exhaust gas after the Outlet deflected from the flame tube and through the heat exchanger is led to the exhaust outlet.
  • Heaters are known for heating the vehicle interior and for defrosting windows, for driving safety and to improve driving comfort just in time until the Engine of the vehicle has sufficient heat to heat the Gives up vehicle interior and during the time in which the Engine of the vehicle does not generate sufficient heat, e.g. at extremely low outside temperatures. Beyond that such heaters also used around the vehicle engine preheat so that it starts easier. Under vehicle not only cars, but also commercial vehicles and construction machinery and understood ships that have a propulsion engine and one intended for the stay of the operator Cabin or a cargo hold to be heated.
  • This Heaters are of the type used for combustion for heating purposes used liquid fuel in "gasoline” and “Diesel devices” divided and each of the two types again after the heat transfer medium in "air” and “water devices”.
  • a heater that uses air as a heat transfer medium shows DE 38 08 061 C2, one with a liquid Heat transfer medium working heater the DE 39 43 335 A1.
  • Both with petrol and with with diesel fuel operated heaters Combustion after appropriate preparation in a Combustion chamber and a subsequent flame tube, and the hot ones Exhaust gases are passed along a heat exchanger (heating heat exchanger) led to heat transfer to the heat transfer medium.
  • the exhaust gas then leaves the heater via an exhaust outlet connection and a generally short one Exhaust pipe. This is the way that the exhaust gas up to Leaving outside, very short compared to the Exhaust pipes of a vehicle engine with several silencers.
  • a heater in which effective sound absorption through sound absorption inserts or conditions are caused inside the heater should.
  • sound absorbing pads and / or inserts inside the combustion chamber in a flameless area arranged.
  • These layers or inserts can be porous or perforated and from a catalytic effective material, with layers of sound-absorbing material and those made of catalytic material also distributed within the fire tubes of the flame tube should be arranged.
  • this arrangement has the Disadvantage that the cleaning effect is very low and with increasing clogging of the pores by e.g. Soot particles the soundproofing deteriorates and that the Flow conditions in the combustion chamber, e.g. through openings in the combustion chamber inner lining, deteriorated become.
  • the object of the invention is to provide a heater arrangement of the type mentioned, which is compact and with which with other simple measures nevertheless effective exhaust gas cleaning is achieved.
  • the essence of the invention is that in a portion of the exhaust gas flow path between the combustion chamber / flame tube outer wall and the heat exchanger inner wall is a catalytically coated, metallic knitted fabric is arranged.
  • Such knitted fabrics are known from exhaust gas purification technology and can easily that specified by the fins of the heat exchanger Contour to be adjusted. It has proven to be beneficial proven if the knitted fabrics are metallic and this version is adapted to the contour of the heat exchanger. This creates a ring-shaped element that is smooth on the inside is designed so that it is placed on the flame tube can be, while the outer contour of that of the heat exchanger and its ribs.
  • This element can be according to a continuation with an elastic layer be so that between the metallic frame of the knitted fabric and the heat exchanger an elastic intermediate layer arises.
  • an elastic layer be so that between the metallic frame of the knitted fabric and the heat exchanger an elastic intermediate layer arises.
  • a continuation of the Invention consist of source material, so that with increasing Temperature an increasing, tighter fit of the element in the room offered to him.
  • This element offers various options on. In the simplest case, a corresponding paragraph provided on the flame tube against which the element rests. The axial loading of this ring only takes place from one side, and through the ribbing is a radial Fixation given, so that a simple safeguard against axial displacement is sufficient.
  • This arrangement of the Elementes also has the great advantage of being present with it Retrofitted heaters without any special effort can be and that this component at any time in a very simple Way can be replaced.
  • Such a metallic one Knitted fabric is also suitable to be used with diesel fuel Retain soot particles occurring in heaters. A free burning of the element is at the given Temperatures in the heater can be achieved without additional effort.
  • the catalytically active element can not only be a metal-knitted, but also a ceramic monolith be, as is customary in exhaust gas cleaning is used, or a metallic corrugated body, such as he in automotive engineering, e.g. for pre-catalysts, is used.
  • a metallic corrugated body such as he in automotive engineering, e.g. for pre-catalysts.
  • such an element must be a have sufficient length, otherwise the dwell time of the exhaust gas in the element as it flows through is too low. This is especially true if the item should also act as a soot filter.
  • the ceramic body can a configuration can also be selected that is particularly suitable is to retain soot particles.
  • Such Ceramic bodies have a variety of continuous Channels on the checkerboard side on the entrance or exit are closed, so that the exhaust gas in each case open channels then enters through the ceramic body passes through the adjacent channels and from there the exhaust gas treatment body leaves. That in the passage through soot particles deposited on this exhaust gas treatment body then at the given temperature conditions in the Remove the flame tube easily by burning it out.
  • the heater shown in longitudinal section in Fig. 1 differs differs from that shown in cross section in FIG Heater only by the different guidance of the Heat transfer medium, the air in the example of FIG. 1 is and in the example of FIG. 2 is a liquid. thats why 1 on both sides with fins, Inner and outer ribs, provided, and the supply and discharge of the heat transfer medium takes place differently from each other.
  • combustion chamber 1 has a combustion chamber 1 in which Fuel supplied via the spark plug socket 2, the via the combustion air supply nozzle 3 via a combustion air blower 4 sucked air gets mixed and thus an ignitable Mixture forms, which ignites by means of the ignition device 4 will be burned.
  • a flame shield 6 Connects to the combustion chamber 1 a flame shield 6 and acting as a flame holder Flame tube 7 on.
  • a blower motor 8 arranged with the hot air blower 9, over the air as a heat transfer medium from the air intake 10 sucked in and inside the housing 11 via the heat exchanger 12 is performed before the heater over the outlet port 13 leaves to directly or through a heating heat exchanger to heat up the vehicle cabin and defrost the windshield.
  • the ignition of the ignitable Fuel / air mixture takes place in the embodiment in an antechamber 14.
  • the combustion takes place in the combustion chamber 1 instead.
  • the flame reaches into that Flame tube 7, and the hot exhaust gases leave the flame tube 7 and hit the curved wall of the heat exchanger 12 and are deflected there and flow into the annular space 15 the exhaust outlet 16 and leave the heater there.
  • the temperature in the combustion chamber 1 is approximately 800 ° C and that at outlet 16 is about 200 to 300 ° C.
  • the heat exchanger 12 has an outer rib 12.1 in the annular space 19 between the housing 11 and the heat exchanger wall 12 to guide the heat transfer medium air and around a Improvement of the heat transfer from the hot exhaust gas to reach the heat transfer medium. Furthermore, the Heat exchanger 12 inner fins 12.2, which in known Way also serve to improve heat transfer. These inner ribs 12.2 protrude into the annular space 15 the flame tube 7 and the wall of the heat exchanger 12. In the heater according to FIG. 2, the heat exchanger 12 no outer ribs, and the position of the nozzle 10, 12, 16 is different from the heater of FIG. 1, because in the case 2 is a liquid heat transfer medium is used. Both heaters are known and have been used even under extreme conditions proven.
  • the combustion can be optimal can be set, but still - if anch in very small amounts - contain pollutant in the exhaust gas is.
  • the odorants contained in the exhaust gas are disruptive, partly as aromatic hydrocarbons, partially appear as hydrogen sulfide.
  • the arrangement offers itself to remove substances from the exhaust gas of catalysts, such as those used for exhaust gas purification liquid fuel powered engines is known.
  • the arrangement of such catalysts in the exhaust pipe from Heaters require a relatively large installation space, which is not available under normal installation conditions.
  • Element 21 in the annular space 15 between the flame tube 7 and the heat exchanger 12 can be arranged.
  • This element is 21 formed as a ring, the outer contour 21.1 of the corresponds to the ribbed part of the heat exchanger 12, while the inner contour 21.2 corresponding to the flame tube 7 smooth is.
  • the outer contour 21.1 and the inner contour 21.2 a casing for a catalytically coated Wire mesh 21.3.
  • the inlet and the outlet in this Element 21 is through a corresponding perforated plate 21.4 or 21.5 in Fig.
  • the element 21 can additionally with a thin Swell mat should be surrounded so that it increases with temperature and load more firmly in the contour of the annulus 15 fits and also secured against axial displacement is. Usually, however, this is not necessary because slightly in the direction of action behind the element 21 Stop can be arranged.
  • a ceramic, catalytically coated monolith with a variety of Passages for the exhaust gas or one with a variety of Catalytic coated SiC block be used.
  • This can be a catalytically active monolith or an SiC body with a corresponding coating.
  • the bracket takes place in a known manner via a wire mesh or / and a swelling mat.
  • the axial change in position can through a stop, a constriction or an inserted Ring take place in the flame tube 7, the axial position fixing in the flow direction behind the element 23 he follows.
  • the element 21 as a soot filter in be known manner.
  • Such soot filters exist from a catalytically effective coated body with parallel, continuous channels that and accordingly checkerboard-like on the outlet side are closed, so that the exhaust gas in the outlet side sealed channel and then through the Monoliths in the other channel open on the outlet side occurs, the soot particles in the passage through the body deposit.
  • This element 21 is in the direction of flow behind the combustion chamber 1 and the flame tube 7 in the area arranged after the flow deflection of the exhaust gas. Temperatures still prevail there, which means that the Allow element 21 of the accumulated soot particles.
  • the element 21 can also be formed from SiC be.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verringerung der Geruchs- und Schadstoffemission mit katalytisch wirksamem Abgasdurchströmungsabschnitt bei einem Betrieb eines mit flüssigem Brennstoff betriebenen motorunabhängigen Heizgerätes für Fahrzeuge, mit Brennkammer und nachgeordnetem Flammrohr sowie konzentrisch zur Brennkammer und zum Flammrohr angeordnetem Wärmetauscher, bei dem das Abgas nach dem Austritt aus dem Flammrohr umgelenkt und durch den Wärmetauscher zum Abgasauslaßstutzen geführt wird.
Es sind Heizgeräte bekannt zur Beheizung des Fahrzeuginnenraumes und zur Scheibenenteisung, um die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort gerade in der Zeit zu verbessern bis der Motor des Fahrzeuges ausreichend Wärme zur Beheizung des Fahrzeuginnenraumes abgibt und während der Zeit, in der der Motor des Fahrzeuges nicht ausreichend Wärme erzeugt, z.B. bei extrem niedrigen Außentemperaturen. Darüber hinaus werden solche Heizgeräte auch benutzt um den Fahrzeugmotor vorzuwärmen, so daß er leichter startet. Unter Fahrzeug werden dabei nicht nur Pkw sondern auch Nutzfahrzeuge, Baumaschinen und Schiffe verstanden, die über einen Antriebsmotor verfügen und eine zum Aufenthalt des Betreibers bestimmte Kabine oder einen zu beheizenden Frachtraum. Diese Heizgeräte werden nach der Art des zur Verbrennung zu Heizzwecken verwendeten flüssigen Brennstoffes in "Benzin-" und "Dieselgeräte" unterteilt und jeder der beiden Typen wieder nach dem Wärmeübertragungsmittel in "Luft-" und "Wassergeräte".
Ein mit Luft als Wärmeübertragungsmittel arbeitendes Heizgerät zeigt die DE 38 08 061 C2, ein mit einem flüssigen Wärmeübertragungsmittel arbeitendes Heizgerät die DE 39 43 335 A1. Sowohl bei den mit Benzin als auch bei den mit Dieselkraftstoff betriebenen Heizgeräten erfolgt die Verbrennung nach entsprechender Aufbereitung in einer Brennkammer und einem nachfolgenden Flammrohr, und die heißen Abgase werden entlang eines Wärmetauschers (Heizungswärmetauscher) geführt zur Wärmeübertragung auf das Wärmeübertragungsmittel. Sodann verläßt das Abgas das Heizgerät über einen Abgasaustrittsstutzen und eine in der Regel kurze Abgasleitung. Damit ist der Weg, den das Abgas bis zum Austritt ins Freie zurücklegt, sehr kurz verglichen mit den Abgasleitungen eines Fahrzeugmotors mit mehreren Schalldämpfern. Während die Abgase des Fahrzeugmotors durch Einrichtungen zur Abgasreinigung geleitet und gereinigt werden, z.B. in einem 3-Wege-Katalysator oder einem Partikelfilter bei mit Dieselkraftstoff betriebenen Motoren, ist dies bei Heizgeräten nicht der Fall und schien bisher auch nicht möglich und auch nicht nötig, da die Verbrennung in einem Heizgerät optimal eingestellt werden kann und mit der Verbrennung in einem Fahrzeugmotor nicht vergleichbar ist hinsichtlich der auftretenden Betriebsbelastungen (Stillstand bis Vollgas und Schiebebetrieb).
Nach der DE 37 13 476 C2 ist ein Heizgerät bekannt, bei dem eine wirksame Schalldämpfung durch Schalldämpfungseinsätze oder -auflagen im Inneren des Heizgerätes bewirkt werden soll. Hierzu sind schalldämpfende Auflagen und/oder Einsätze innerhalb der Brennkammer in einem flammenlosen Bereich angeordnet. Diese Schichten bzw. Einsätze können porös oder mit Löchern versehen sein und aus einem katalytisch wirksamen Material bestehen, wobei Schichten aus schalldämmendem Material und solche aus katalytischem Material auch verteilt innerhalb der Brennrohre des Flammrohres angeordnet sein sollen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Reinigungswirkung nur sehr gering ist und sich mit zunehmendem Zusetzen der Poren durch z.B. Rußpartikel die Schalldämpfwirkung verschlechtert und daß die Strömungsverhältnisse in der Brennkammer, z.B. durch Durchtrittsöffnungen in der Brennkammer-Innenauskleidung, verschlechtert werden.
Es hat sich gezeigt, daß das Abgas aus Heizgeräten trotz optimaler Einstellung Schadstoffe in einer Menge aufweist, die eine Reinigung wünschenswert erscheinen lassen, daß insbesondere Geruchsstoffe emittiert werden, die eine Belästigung darstellen können, da sie als aromatische Kohlenwasserstoffe oder Schwefelwasserstoffe auftreten.
Aus der US-A-4 923 033 ist eine Anordnung zur Verringerung der Geruchs- und Schadstoffemission der eingangs genannten Art bekannt, bei der der katalytisch wirksame Abgasdurchströmungsabschnitt zwischen der Brennkammer-/Flammrohr-Außenwand und der Wärmetauscher-Innenwand in Form eines katalytisch beschichteten Gestricks vorgesehen ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Heizgeräte-Anordnung der eingangs genannten Art, welche kompakt aufgebaut ist und bei welcher mit anderen einfachen Maßnahmen gleichwohl eine wirkungsvolle Abgasreinigung erzielt wird.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegene Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Maßnahmen nach den Ansprüchen 2 bis 6.
Wesen der Erfindung ist, daß in einem Abschnitt des Abgasströmungsweges zwischen der Brennkammer-/Flammrohr-Außenwand und der Wärmetauscher-Innenwand ein katalytisch beschichtetes, metallisches Gestrick angeordnet ist. Derartige Gestricke sind aus der Abgasreinigungstechnik bekannt und können leicht der durch die Rippen des Wärmetauschers vorgegebenen Kontur angepaßt werden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Gestricke metallisch gefaßt sind und diese Fassung der Kontur des Wärmetauschers angepaßt ist. Damit ist ein ringförmiges Element gegeben, das innen glatt ausgestaltet ist, so daß es auf das Flammrohr aufgesetzt werden kann, während die Außenkontur der des Wärmetauschers und seiner Rippen entspricht. Dieses Element kann gemäß einer Weiterführung mit einer elastischen Schicht umgeben sein, so daß zwischen der metallischen Fassung des Gestrickes und dem Wärmetauscher eine elastische Zwischenschicht entsteht. Diese kann gemäß einer Weiterführung der Erfindung aus Quellmaterial bestehen, so daß bei zunehmender Temperatur eine zunehmende, festere Einpassung des Elementes in dem ihm angebotenen Raum erfolgt. Für die Axiallagerung dieses Elementes bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. Im einfachsten Fall wird ein entsprechender Absatz an dem Flammrohr vorgesehen, gegen den das Element anliegt. Dabei erfolgt die axiale Belastung dieses Ringes nur von einer Seite, und durch die Verrippung ist eine radiale Fixierung gegeben, so daß eine einfache Sicherung gegen axiales Verschieben voll ausreicht. Diese Anordnung des Elementes hat außerdem den großen Vorteil, daß mit ihm vorhandene Heizgeräte ohne besonderen Aufwand nachgerüstet werden können und daß dieses Bauteil jederzeit in sehr einfacher Weise ersetzt werden kann. Ein solches metallisches Gestrick ist auch geeignet, um bei mit Dieselkraftstoff betriebenen Heizgeräten auftretende Rußpartikel zurückzuhalten. Ein Freibrennen des Elementes ist bei den vorgegebenen Temperaturen in dem Heizgerät ohne zusätzlichen Aufwand erzielbar.
Das katalytisch wirksame Element kann nicht nur ein metallischgefaßtes gestrick, sondern zusätzlich auch ein Keramikmonolith sein, wie er in der Abgasreinigung üblicherweise verwendet wird, oder auch ein metallischer Wellkörper, wie er in der Kraftfahrzeugtechnik, z.B. bei Vorkatalysatoren, verwendet wird. Auf jeden Fall muß ein solches Element eine ausreichende Längserstreckung aufweisen, da sonst die Verweilzeit des Abgases in dem Element bei dessen Durchströmen zu gering ist. Dieses gilt insbesondere, wenn das Element auch als Rußfilter wirken soll. Bei dem Keramikkörper kann auch eine Ausgestaltung gewählt werden, die besonders geeignet ist, auftretende Rußpartikel zurückzuhalten. Derartige Keramikkörper weisen eine Vielzahl von durchgehenden Kanälen auf, die schachbrettartig eingangs- bzw. ausgangsseitig verschlossen sind, so daß das Abgas jeweils in die offenen Kanäle eintritt, sodann durch den Keramikkörper zu den benachbarten Kanälen hindurchtritt und von dort den Abgasbehandlungskörper verläßt. Das bei dem Durchgang durch diesen Abgasbehandlungskörper angelagerte Rußpartikel läßt sich dann bei den gegebenen Temperaturverhältnissen in dem Flammrohr leicht durch Ausbrennen beseitigen.
Es hat sich gezeigt, daß der Einsatz eines Gestrickkörpers meistens ausreicht, um eine wirksame Verringerung der Schadstoff- und Geruchsemission zu bewirken. Jedoch können zusätzlich noch zwei Möglichkeiten, nämlich die Beschichtung der vorhandenen Flächen und/oder der Einsatz eines beschichteten Elementes beliebig angewendet werden.
Anhand der Fig. 1 und 2, in denen eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vereinfacht und schematisch dargestellt ist, wird die Erfindung samt Weiterführungen erläutert und beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch ein Heizgerät mit Luft als Wärmeübertragungsmedium;
Fig. 2
einen Querschnitt durch den brennerseitigen Teil eines Heizgerätes mit einem flüssigen Wärmeübertragungsmittel bei sonst gleichem Aufbau wie das Heizgerät nach Fig. 1.
Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Heizgerät unterscheidet sich von dem in Fig. 2 im Querschnitt dargestellten Heizgerät nur durch die unterschiedliche Führung des Wärmeübertragungsmittels, das im Beispiel nach Fig. 1 Luft ist und im Beispiel nach Fig. 2 eine Flüssigkeit. Daher ist der Wärmetauscher nach Fig. 1 beiderseits mit Rippen, Innen- und Außenrippen, versehen, und die Zu- und Abfuhr des Wärmeübertragungsmittels erfolgt abweichend voneinander.
Das Heizgerät nach Fig. 1 hat eine Brennkammer 1, in der über den Zündkerzenstutzen 2 zugeführter Brennstoff, der über den Brennluftzufuhrstutzen 3 über ein Brennluftgebläse 4 angesaugte Luft zugemischt bekommt und so ein zündfähiges Gemisch bildet, das mittels der Zündeinrichtung 4 gezündet wird, verbrannt wird. An die Brennkammer 1 schließt sich eine als Flammenhalter wirkende Flammenblende 6 und ein Flammrohr 7 an. Auf der abgewandten Seite ist ein Gebläsemotor 8 mit dem Heizluftgebläse 9 angeordnet, über das Luft als Wärmeübertragungsmittel aus dem Luftansaugstutzen 10 angesaugt und im Innern des Gehäuses 11 über den Wärmetauscher 12 geführt wird, bevor es das Heizgerät über den Auslaßstutzen 13 verläßt, um direkt oder über einen Heizungswärmetauscher die Fahrzeugkabine aufzuheizen und die Enteisung der Frontscheibe zu bewirken. Die Zündung des zündfähigen Brennstoff-/Luft-Gemisches erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel in einer Vorkammer 14. Die Verbrennung findet in der Brennkammer 1 statt. Dabei reicht die Flamme in das Flammrohr 7, und die heißen Abgase verlassen das Flammrohr 7 und prallen auf die gewölbte Wand des Wärmetauschers 12 und werden dort umgelenkt und strömen in den Ringraum 15 zu dem Abgasauslaßstutzen 16 und verlassen dort das Heizgerät. Die Temperatur in der Brennkammer 1 liegt bei etwa 800 °C und die am Auslaß 16 beträgt etwa 200 bis 300 °C.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist im Weg der heißen Abgase unmittelbar vor dem Abgasauslaßstutzen 16 ein Leitblech 17 angeordnet, um eine längere Verweilzeit des heißen Abgases im Wärmetauscher 12 zu erreichen. Der Wärmetauscher 12 weist eine Außenverrippung 12.1 in dem Ringraum 19 zwischen dem Gehäuse 11 und der Wärmetauscherwand 12 auf zur Führung des Wärmeübertragungsmediums Luft und um eine Verbesserung des Wärmeüberganges von dem heißen Abgas auf das Wärmeübertragungsmedium zu erreichen. Ferner weist der Wärmetauscher 12 Innenrippen 12.2 auf, die in bekannter Weise ebenfalls zur Verbesserung der Wärmeübertragung dienen. Diese Innenrippen 12.2 ragen in den Ringraum 15 zwischen dem Flammrohr 7 und der Wand des Wärmetauschers 12. Bei dem Heizgerät nach Fig. 2 weist der Wärmetauscher 12 keine Außenrippen auf, und die Lage der Stutzen 10, 12, 16 ist abweichend von dem Heizgerät nach Fig. 1, da im Fall des Heizgerätes nach Fig. 2 ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium verwendet wird. Beide Heizgeräte sind bekannt und haben sich auch unter extremen Einsatzbedingungen bewährt.
Bei einem derartigen Heizgerät kann die Verbrennung optimal eingestellt werden, wobei aber immer noch - wenn anch in sehr geringen Mengen - Schadstoff in dem Abgas enthalten ist. Störend sind dabei in dem Abgas enthaltene Geruchsstoffe, die teilweise als aromatische Kohlenwasserstoffe, teilweise als Schwefelwasserstoffe auftreten. Um diese Stoffe aus dem Abgas zu entfernen, bietet sich die Anordnung von Katalysatoren, wie sie zur Abgasreinigung bei mit flüssigem Brennstoff betriebenen Motoren bekannt ist, an. Die Anordnung solcher Katalysatoren in der Abgasleitung von Heizgeräten verlangt einen relativ großen Einbauraum, der bei üblichen Einbaubedingungen nicht vorhanden ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Varianten für die Anordnung eines Katalysators dargestellt. Erstens ist ein katalytisch wirksam beschichtetes Drahtgestrick, zweitens eine Monolithanordnung und in dem dritten Fall eine katalytische Beschichtung dargestellt. Letztgenannte beiden Varianten können zusätzlich zum Drahtgestrick allein oder zusammen vorgesehen sein.
Es ist möglich, wie in Fig. 2 in der oberen Hälfte dargestellt, die von dem Abgas aus dem Flammrohr 7 beaufschlagten Flächen, also die Außenmantelfläche des Flammrohres 7 und die Oberfläche der Rippen 12.2 des Wärmetauschers 12, mit einer zur Durchführung einer katalytischen Behandlung des Abgases geeigneten Schicht 20 zu versehen. Das Aufbringen einer derartigen Schicht ist von der Beschichtung von Metallwickelkatalysatoren bekannt. Es hat sich gezeigt, daß bei optimal eingestellten Heizgeräten die Anordnung von katalytisch wirksamen Schichten 20 gute, in vielen Fällen auch ausreichende Ergebnisse ergibt. Dieses gilt insbesondere für mit Ottomotor-Kraftstoff (Benzin) betriebene Heizgeräte. Da für derartige mit Benzin als Brennstoff betriebene Heizgeräte in der Regel keine Vorschriften für die Qualität des Brennstoffes bestehen, also auch Brennstoffe verwendet werden können, bei denen eine Schwefelwasserstoff-Verbindung frei werden kann, kann zusätzlich ein katalytisch wirksames Element 21 in dem Ringraum 15 zwischen dem Flammrohr 7 und dem Wärmetauscher 12 angeordnet sein. Dieses Element 21 ist als Ring ausgebildet, wobei die Außenkontur 21.1 der des verrippten Teiles des Wärmetauschers 12 entspricht, während die Innenkontur 21.2 dem Flammrohr 7 entsprechend glatt ist. Dabei bildet die Außenkontur 21.1 und die Innenkontur 21.2 eine Umhüllung für ein katalytisch beschichtetes Drahtgestrick 21.3. Der Einlaß und der Auslaß in dieses Element 21 ist durch eine entsprechende Lochplatte 21.4 bzw. 21.5 in Fig. 1 abgedeckt, so daß das heiße Abgas das Element 21 durchströmen kann ohne Drahtpartikel auszutragen. Das Element 21 kann zusätzlich noch mit einer dünnen Quellmatte umgeben sein, damit es sich mit zunehmender Temperatur und Belastung fester in die Kontur des Ringraumes 15 einpaßt und auch gegen eine axiale Verschiebung gesichert ist. In der Regel ist dies jedoch nicht nötig, da in Beaufschlagungsrichtung hinter dem Element 21 leicht ein Anschlag angeordnet werden kann. Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 genügt das in dem Strom des heißen Abgases angeordnete Leitblech 17 bereits den Anforderungen zur Halterung des Elementes 21 in Durchströmrichtung. Zusätzlich zum Element 21 mit dem Gestrick 21.3 kann auch ein keramischer, katalytisch beschichteter Monolith mit einer Vielzahl von Durchgängen für das Abgas oder ein mit einer Vielzahl von Durchgängen versehener katalytisch beschichteter SiC-Block verwendet werden.
Eine andere, aus dem Stand der Technik ableitbare Variante, die in Kombination mit dem metallgefaßten gestrick angewendet sein kann, ist die Anordnung eines katalytisch wirksam beschichteten Elementes 23 in dem Ende des Flammrohres 7. Dieses kann ein katalytisch wirksamer Monolith sein oder ein SiC-Körper mit entsprechender Beschichtung. Die Halterung erfolgt in bekannter Weise über ein Drahtgestrick oder/und einer Quellmatte. Die axiale Lageveränderung kann durch einen Anschlag, eine Einschnürung oder einen eingesetzten Ring in dem Flammrohr 7 erfolgen, wobei die Axiallagefixierung in Durchströmrichtung hinter dem Element 23 erfolgt.
Insbesondere bei Heizgeräten, die mit Dieseltreibstoff als Heizmittel arbeiten, kann das Element 21 als Rußfilter in bekannter Weise ausgebildet sein. Derartige Rußfilter bestehen aus einem katalytisch wirksam beschichteten Körper mit parallel verlaufenden, durchgehenden Kanälen, die eintritts- und entsprechend austrittsseitig schachbrettartig verschlossen sind, so daß das Abgas in den einen austrittsseitig verschlossenen Kanal eintritt und sodann durch den Monolithen in den anderen austrittsseitig offenen Kanal eintritt, wobei bei dem Durchgang durch den Körper die Rußpartikel ablagern. Dieses Element 21 ist in Strömungsrichtung hinter der Brennkammer 1 und dem Flammrohr 7 im Bereich nach der Strömungsumlenkung des Abgases angeordnet. Dort herrschen noch Temperaturen, die ein Freibrennen des Elementes 21 von den angesammelten Rußpartikeln ermöglichen. Das Element 21 kann ebenfalls aus SiC gebildet sein.

Claims (6)

  1. Anordnung zur Verringerung der Geruchs- und Schadstoffemission mit katalytisch wirksamem Abgasdurchströmungsabschnitt bei einem Betrieb eines mit flüssigem Brennstoff betriebenen motorunabhängigen Heizgerätes für Fahrzeuge, mit Brennkammer (1) und nachgeordnetem Flammrohr (7) sowie konzentrisch zur Brennkammer und zum Flammrohr angeordnetem Wärmetauscher (12), bei dem das Abgas nach dem Austritt aus dem Flammrohr (7) umgelenkt und durch den Wärmetauscher (12) zum Abgasauslaßstutzen (16) geführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in einem Abschnitt des Abgasströmungsweges zwischen der Brennkammer-/Flammrohr-Außenwand und der Wärmetauscher-Innenwand ein katalytisch beschichtetes, metallisches Gestrick (21.3) angeordnet ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gestrick (21.3) metallisch gefaßt und der Kontur (21.2) des Wärmetauschers (12) angepaßt ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen der metallischen Fassung des Gestrickes (21.3) und dem Wärmetauscher (12) eine elastische Zwischenschicht angeordnet ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zwischenschicht aus Quellmattenmaterial besteht.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im katalytisch wirksamen Abschnitt des Abgasströmungsweges ein keramischer Monolith vorgesehen ist.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im katalytisch wirksamen Abschnitt des Abgasströmungsweges ein SiC-Körper mit entsprechender Beschichtung vorgesehen ist.
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