NL2000584C1

NL2000584C1 - Verbrandingsmotor.

Info

Publication number: NL2000584C1
Application number: NL2000584A
Authority: NL
Inventors: Eeuwe Durk Kooi
Original assignee: Trs Transportkoeling B V
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2007-07-06
Also published as: DE202007006087U1

Description

VERBRANDINGSMOTOR

5 De uitvinding heeft betrekking op een verbrandingsmotor voorzien van een uitlaat voor het afvoeren van uitlaatgassen, welke uitlaat is voorzien van een roetfilter en een inrichting voor het verwarmen van de uitlaatgassen voordat deze het filter passeren.

10

Een dergelijke verbrandingsmotor is beschreven in NL-1017570.

Een probleem in de vrachtauto- en autobusindustrie is de uitstoot van roetdeeltjes die vrijkomen bij het 15 verbrandingsproces van met name dieselmotoren. Om deze uitstoot te verminderen, wordt een roetfilter in de uitlaat aangebracht, welke gewoonlijk een katalysator en een deeltjesfilter omvat.

Bij normaal gebruik van de motor, dat wil zeggen bij langere 20 ritten met een redelijk zware belasting, bereiken de uitlaatgassen een temperatuur die hoger is dan 300°C. Bij een dergelijk hoge temperatuur verbranden alle roetdeeltjes in het filter, zodat deze vanzelf wordt gereinigd. Dit verschijnsel wordt ook wel regeneratie genoemd.

25 Wanneer de temperatuur in de uitlaat niet voldoende hoog is, verbranden de roetdeeltjes niet volledig en hopen zij zich op in het roetfilter, welke vanzelf weer verbranden wanneer de temperatuur van de uitlaatgassen weer voldoende hoog is. Wanneer de belasting van de motor echter over het algemeen 30 genomen niet hoog genoeg is, wanneer het voertuig veel voor korte ritten wordt gebruikt bijvoorbeeld, bereiken de uitlaatgassen deze hoge temperatuur niet vaak genoeg waardoor de reiniging van het filter niet voldoende is en deze na verloop van tijd vervangen moet worden.

2

In de bekende inrichting is een elektrisch verwarmingselement geplaatst voor het roetfilter in de uitlaat, teneinde de uitlaatgassen van de verbrandingsmotor van het voertuig in zoverre te verhitten, dat de roetdeeltjes in de uitlaatgassen 5 en het roetfilter verbranden. Een dergelijke inrichting is echter complex en kostbaar.

Ook is er een inrichting bekend waarbij een dieselbrander in de uitlaat wordt aangebracht om zo de temperatuur van de uitlaatgassen op te voeren, teneinde complete verbranding van 10 de roetdeeltjes te bewerkstelligen. Het grote probleem hierbij is echter de betrouwbaarheid van de brander, welke ten slechte wordt beïnvloed door de uitlaatgassen waarin deze opereert. Indien de tegendruk van het filter oploopt zal dit direct een nadelig gevolg hebben voor het verbrandingsproces 15 van de dieselbrander. In het slechtste geval zal de ingespoten diesel niet verbranden en zich ophopen, om daarna ongecontroleerd te verbranden.

Het doel van de uitvinding is een verbrandingsmotor van de in 20 de aanhef genoemde soort, welke goedkoper, betrouwbaarder en/of efficiënter is.

Daartoe is de inrichting voor het verwarmen van de uitlaatgassen een warmtewisselaar en een brander voor het 25 verbranden van een brandstof, welke warmtewisselaar een deel van de uitlaat en een deel van de afvoer voor het afvoeren van de verbrandingsgassen van de brander omvat, waarbij het deel van de afvoer en het deel van de uitlaat zich zodanig uitstrekken dat de warmte van de verbrandingsgassen kunnen 30 worden overgedragen aan de uitlaatgassen.

Bij voorkeur omvat een deel van de afvoer voor het afvoeren van verbrandingsgassen een verbrandingskamer voor een goede 3 warmteoverdracht.

Bij voorkeur is de beschreven brander een brander voor het verbranden de brandstof van de verbrandingsmotor, wat bij 5 voorkeur diesel is. Dit is voordelig, aangezien de meeste autobussen en vrachtauto's voorzien zijn van een dieselmotor en op deze manier maar één brandstof nodig is.

Bij voorkeur komen de afvoer van de verbrandingsgassen van de 10 brander en de uitlaat van de verbrandingsmotor motor samen, bijvoorbeeld na het geplaatste filter in deze uitlaat, om zo het aantal uitlaten van een voertuig niet te vermeerderen.

Bij voorkeur is de brander voorzien van een inrichting voor 15 het toevoeren van brandstof en zuurstof. En bij voorkeur is de brander verbonden met een regeloorgaan voor het uitschakelen van de brander. Dit regelorgaan is bij voorkeur verbonden met een temperatuursensor om de temperatuur van de uitlaatgassen te meten, om zo de brander uit te kunnen 20 schakelen wanneer de temperatuur van de uitlaatgassen een drempelwaarde, waarbij betere verbranding van de roetdeeltjes optreedt, heeft overschreven. Deze drempelwaarde ligt bij voorkeur tussen 380°C en 550°C, en meer bij voorkeur tussen 450°C en 500°C. Indien een katalysator in het filter wordt 25 toegepast liggen deze temperaturen lager.

Bij voorkeur is ook de mogelijkheid aanwezig het regelorgaan handmatig te bedienen, in gevallen wanneer het niet wenselijk is de temperatuur van de uitlaatgassen te verhogen.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is er een tweede roetfilter geplaatst in de afvoer van de verbrandingsgassen van de brander, teneinde de uitstoot van roetdeeltjes als gevolg van 30 4 het verbrandingsproces van de brander van diesel te reduceren.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de 5 inrichting voor het verwarmen van de uitlaatgassen voorts een tweede warmtewisselaar, welke tweede warmtewisselaar een eerste deel van de uitlaat omvat dat zich tussen de motor en de eerste warmtewisselaar bevindt, en een tweede deel van de uitlaat dat zich tussen het roetfilter en het uiteinde van de 10 uitlaat bevindt, waarbij het eerste en tweede deel zich zodanig uitstrekken dat de warmte van de uitlaatgassen die uit het roetfilter komen kunnen worden overgedragen op de uitlaatgassen die uit de motor komen voordat deze naar de eerste warmtewisselaar stromen.

15 Hierdoor wordt bewerkstelligd dat de hete uitlaatgassen, die een temperatuur kunnen hebben van circa 400 a 500 °C, waardoor schade en/of verwondingen zouden kunnen ontstaan, worden afgekoeld voordat ze in de buitenlucht worden uitgestoten, en voorts wordt hiermee een brandstofbesparing 20 bereikt. Ook kan hierdoor de genoemde brander een kleiner vermogen hebben.

Voorts heeft deze uitvinding betrekking op een voertuig voorzien van een verbrandingsmotor.

25

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van in figuur 1 en figuur 2 weergegeven uitvoeringsvoorbeelden.

Figuur 1 geeft schematisch een verbrandingsmotor weer. De 30 getoonde verbrandingsmotor 1 is een dieselmotor voor het aandrijven van bijvoorbeeld een vrachtauto of een autobus. De motor 1 is op gebruikelijke wijze verbonden met uitlaat 2, teneinde de uitlaatgassen die vrijkomen af te voeren. Om de 5 uitstoot van koolstofdeeltjes tegen te gaan, is een roetfilter 3 in uitlaat 2 geplaatst, welke een deeltjesfilter omvat.

Voor de goede werking van roetfilter 3 hebben de te filteren 5 uitlaatgassen een temperatuur van ten minste ongeveer 380 °C. Hiertoe maakt uitlaat 2 deel uit van een warmtewisselaar 4, welke de verbrandingskamer 81 omvat. In verbrandingskamer 81 is een dieselbrander 5 met brandstoftoevoer 6 en luchttoevoer 7 geplaatst.

10 De verbrandingsgassen van brander 5 verwarmen de uitlaatgassen in uitlaat 2, waardoor de koolstofdeeltjes in uitlaat 2 verbranden en voorkomen wordt dat roetfilter 3 verstopt raakt.

De verbrandingsgassen van brander 5 worden afgevoerd uit 15 verbrandingskamer 81 via uitlaat 8, welke na roetfilter 3 samenkomt met uitlaat 2. In deze uitvoeringsvorm is een extra filter 9 geplaatst in uitlaat 8 om de roetdeeltjes afkomstig van brander 5 op te vangen.

20 Figuur 2 geeft een verdere uitbreiding van de inrichting volgens figuur 1 weer, waarbij een tweede warmtewisselaar 10 is aangebracht. Deze tweede warmtewisselaar 10 omvat een deel 21 van de uitlaat 2 dat zich tussen de motor 1 en de eerste warmtewisselaar 4 met de brander 5 uitstrekt. In dit deel 21 25 strekken zich buizen 11 uit die deel uitmaken van het deel van de uitlaat 2 dat zich uitstrekt tussen het roetfilter 3 en het uiteinde van de uitlaat 2. Hierdoor worden de uitlaatgassen die net uit de motor 1 komen voorverwarmd door de uitlaatgassen die uit het roetfilter 3 komen en die reeds 30 zijn verwarmd door de brander 5, voordat deze uitlaatgassen de eerste warmtewisselaar 4 ingaan, onder afkoeling van de uitlaatgassen die worden uitgestoten naar de omgeving.

Claims

1. Verbrandingsmotor voorzien van een uitlaat (2) voor het afvoeren van uitlaatgassen, welke uitlaat (2) is 5 voorzien van een roetfilter (3) en een inrichting voor het verwarmen van de uitlaatgassen voordat deze het filter (3) passeren, met het kenmerk dat, de inrichting voor het verwarmen van de uitlaatgassen een warmtewisselaar (4) en een brander (5) voor het 10 verbranden van een brandstof omvat, welke warmtewisselaar (4) een deel van de uitlaat (2) en een deel van de afvoer (8,81) voor het afvoeren van de verbrandingsgassen van de brander (5) omvat, waarbij het deel van de afvoer (8,81) en het deel van de uitlaat (2) 15 zich zodanig uitstrekken dat de warmte van de verbrandingsgassen kunnen worden overgedragen aan de uitlaatgassen.

2. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1, waarbij de 20 brander (5) een brander voor het verbranden van de brandstof van de verbrandingsmotor (1) omvat.

3. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1 of 2, waarbij de afvoer (8) voor de verbrandingsgassen van de brander (5) 25 een verbrandingskamer (81) omvat, waarin uitlaat (2) zich uitstrekt.

4. Verbrandingsmotor volgens conclusie 1,2 of 3, waarbij de verbrandingsmotor de aandrijfmotor (1) is voor een 30 voertuig.

5. Verbrandingsmotor volgens een van de voorgaande conclusies 1-4, waarbij de aandrijfmotor (1) een dieselmotor is.

6. Verbrandingsmotor volgens een van de voorgaande conclusies 1-5, waarbij de afvoer (8) van de 5 verbrandingsgassen van de brander (5) en de uitlaat (2) na het roetfilter (3) samenkomen.

7. Verbrandingsmotor volgens een van de voorgaande conclusies 1-6, waarbij de afvoer (8) van de 10 verbrandingsgassen van de brander (5) een tweede roetfilter (9) bevat.

8. Verbrandingsmotor volgens een van de voorgaande conclusies 1-7, waarbij de brander (5) een inrichting 15 omvat voor het toevoeren van brandstof (6) en zuurstof (7) .

9. Verbrandingsmotor volgens een van de voorgaande conclusies 1-8, waarbij de brander (5) is verbonden met 20 een regelorgaan voor het uitschakelen van de brander (5) .

10. Verbrandingsmotor volgens conclusie 9, waarbij het regelorgaan verbonden is met een temperatuursensor die 25 is ingericht om de temperatuur van de uitlaatgassen te meten.

11. Verbrandingsmotor volgens conclusie 9 of 10, waarbij het regelorgaan is ingericht om de brander (5) uit te 30 schakelen als de temperatuur hoger is dan een drempelwaarde.

12. Verbrandingsmotor volgens conclusie 9,10 of 11, waarbij de drempelwaarde ligt tussen 380°C en 550°C, bij voorkeur tussen 450°C en 500°C.

13. Verbrandingsmotor volgens een van de voorgaande 5 conclusies 9-12, waarbij het regelorgaan handmatig bedienbaar is.

14. Voertuig voorzien van een verbrandingsmotor volgens een van de voorgaande conclusies. 10

15. Verbrandingsmotor volgens een van de conclusies 1-13, waarbij de inrichting voor het verwarmen van de uitlaatgassen een tweede warmtewisselaar (10) omvat, welke tweede warmtewisselaar (10) een eerste deel (21) 15 van de uitlaat (2) omvat dat zich tussen de motor (1) en de eerste warmtewisselaar (4) bevindt, en een tweede deel (11) van de uitlaat (2) dat zich tussen het roetfilter (3) en het uiteinde van de uitlaat (2) bevindt, waarbij het eerste en tweede deel (21, 11) zich 20 zodanig uitstrekken dat de warmte van de uitlaatgassen die uit het roetfilter (3) komen kunnen worden overgedragen op de uitlaatgassen die uit de motor (1) komen voordat deze naar de eerste warmtewisselaar (4) stromen. 25

16. Voertuig voorzien van een verbrandingsmotor volgens conclusie 15.