DE2163983B2

DE2163983B2 - Nachverbrennungsanlage für die Abgase von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2163983B2
Application number: DE2163983A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Yokohama Maruoka (Japan)
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1970-12-30
Filing date: 1971-12-22
Publication date: 1974-06-12
Also published as: DE2163983C3; JPS5032890B1; CA946172A; US3716996A; DE2163983A1; FR2120675A5

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachverbreinungsanlage für die Abgase von Brennkraftmaschinen, bei der den Abgasen vor ihrer Nachverbrennung in einer Nachbrennkammer ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gesteuert zugeführt wird.

Es sind Nachverbrennungsanlagen dieser Art bekannt, bei denen mit Hilfe des Kraftstoff-Luft-Gemisches die Nachverbrennung mit offener Flamme bewirkt wird. Da die bekannten Nachverbrennungsanlagen in der Abgasleitung untergebracht sind, durch das die Abgase mit hoher Geschwindigkeit strömen, ist es ziemlich schwierig, die Verbrennung der Abgase stabil zu halten. Ferner ergeben sich bei offener Flamme häufig unregelmäßige Verbrennungen wie Fehlzündungen oder Ausblasen, so daß die Abgasnachverbrennung gestört und dadurch der Anteil an unverbramiten Teilen erhöht wird. So ist eine Nachverbrennungsanlage bekannt (deutsche Patentschrift 111158), bei der der Kraftstoff direkt in die Nachbrennkammer eingeführt und dabei durch einen Druckluftstrom mitgerissen wird. Diese Druckluft wird mit dem Kraftstoff erst in der Nachbrennkammer vermischt, wobei mit Rücksicht auf die hohe Geschwindigkeit der hindurchtretenden Abgase ein soleher Mischvorgang erheblich behindert oder sogar unmöglich gemacht wird. In einem anderen bekannlen Fall (deutsche Auslegeschrift 1 238 273) mündet die Abgasleitung als Auffangdüse in die Nachbrennkammer, wobei kurz vor dem Ende der Düse das Kraftstoff-Luft-Gemisch tangential zugeführt wird. Hier kann ohne weiteres der Fall eintreten, daß das Gemisch als Hülle um den Abgasstrom wandert, so daß keine ausreichende Durchmischung mit dem Abgasstrom gewährleistet ist. Schließlich ist es bekanntgeworden (USA.-Patentschrift 3131533), das Gemisch axial in Richtung des Abgasstroms auf dessen Außenseite zuzuführen. Auch hier kann keine ausreichende Durchmischung gewährleistet weraen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nachverbrennungsanlage der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die gute Durchmischung von Abgasen und Luft-Kraftstoff-Gemisch gewährleistet und stabile Verbrennung garantiert.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch über einen in der Eintrittskammer der Nachbrennkammer angeordneten Behälter zuführbar ist, dessen poröse Wandung inn einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist. Die Zuführung des Gemisches durch eine poröse Wandung sorgt für optimale Verteilung, wobei durch die profilierte Ausbildung auf der den Abgasen zugewandten Seite eine starke Verwirbelung und gesteigerte Durchmischung gewährleistet wird, wodurch stabile Flammen erreichbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert; dabei ist

F i g. 1 ein schematisches Durchflußdiagramm einer Nachverbrennungsanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 eine erläuternde Ansicht der gesamten Nachverbrennungsanlage.

F i g. 3 eine vergrößerte Längsschnittansicht einei Ausführungsform des Nachverbrennungsslabilisalors und der Nachbrennkammer gemäß F i g. 2,

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Darstellung, die eine weitere Ausführungsform verdeutlicht.

Gemäß Fig. 1 ist die Nachrcrbrennungsanlage 10 nach der Erfindung mit einer Lieferleitung 11 für die Zufuhr von Zusatzluft in die durch die Eintrittsleitung 12 zuströmenden verunreinigten Abgase versehen. Diese Abgase richtigen Mischungsverhältnisses werden dann mittels einer Leitung 13 in eine Nachbrennkammer 14 eingeführt, um die unverbrannten Teile vollständig zu verbrennen. Nach dem Nachverbrennen der verunreinigten Abgase gibt die Nachbrennkammer 14 saubere Abgase in die Austrittsleitung 15 ab.

Gemäß dem Hauptmerkmal der Erfindung wird die Nachverbrennung in der Nachbrennkammer 14 durch einen Nachverbrennungsstabilisator 16 stabilisiert, der unter Bezugnahme auf F i g. 2 bis 4 im einzelnen erörtert wird. Der Nachverbrennungsstabilisator 16 erzeugt eine vorgemischte Flamme, die als Wärmequelle für die Nachverbrennung der Abgase wirkt. Von einer Gemischi'efereinrichtung 17 wird ein zusätzliches Luft-Kraftstoff-Gemisch geliefert, um die vorgemischte Flamme zu bilden und aufrechtzuerhalten. Gemäß F i g. 1 wird die durch die Leitung 18 zuströmende Zusatzluft und der durch die Leitung 19 zuströnv .-.Jc Zusatzkraftsloff so dosiert, daß ein richtiges G-mischverhältnis erhalten und der Gemischliefereinrichtung 17 zugeführt wird.

Für die vollständige Verbrennung der Abgase wird die Temperatur in der Nachbrennkammer 14 auf einem geeigneten Niveau gehalten. Diese Temperatursteuerung wird durch eine Gemischdurchfluß-

steuereinrichtung 21 bewirkt, die die Intensität und stem Material wie! «JJ^iKSwmme darum

damit die durch die vargeroisehte Flamme erzeugte Verbrennung, ^™ ⁰IjJ₁Ag₉ werden durch die

thermische Energie steuert. Die Gemischdurchfluß- gebildet ^w.^l^_m ^s _me ^V°^ot_g!ut erhitzt. Dabei bll-

steuereinrichtung 21 regelt in Abhängigkeit von der WW^hSSSw naS w den Spitzen der

Temperatur in der Nachbrennkammer 14 den Durch- 5 det steh die Hamme g»»<

fluö des zusätzlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches, das ^V°!JP™|SLS ^rden _OTit relativ hoher Geschwinein richtiges Mischungsverhältnis erhalten hat. Die Die Abgase»werfen. m r ^ ^ ^. Temperaturermittlung erfolgt durch einen Tempera- d.gkeit in «^β^$3ηβ ^b als Hindernis, das turfübler 22 in der Nachbrennkammer 14. Für das wird die P^orose ™^a™_d ^Df; _Rücklaufzone gemäß Zünden der vorgemischten Flamme dient ein Zünder io stromab einen bog un _Wi,,_dung 16 ft wirkt 23 in der Nachverbrennungsar.lage 10. ?^arSt Γ pfJ^enhäuer Die Vorsprünge 16 c er-Es folgt nunmehr an Hand der F i g. 2 eine ins ein- ferner als *^JJ"""*™_W *_me Turbulenzen. Bei einer zelne gehende Beschreibung der gesamten Nachver- zeugen im Aög^siron _vorgemischten Flamme brecnungsanlage 10; dabei ist der Nachverbren- auf diese Weise'-Jg Wirkungen der kleinen nungsstabilisator 16 als sphärischer Behälter 16 a in 15 ^^e™^ ^.fS und der Nachlaufschleppe soder Eintrittskammer 14 α der Nachbrennkammer 14 ^Tmb£*ⁿ™^fzorSstebi\ die Verbrennung, die als untergebracht, die von einem Gehäuse 14 b begrenzt ^gJJ^SSSne dargestellt ist.

^W1Di_e Abgase einer Brennkraftmaschine werden der Als ™^e™^^Xg tfft verendete Έ

Eintrittskammer 14 a durch eine Eintnttsleitung 12 ». das in der P°^^se" ^_hnlich°_n wärmewiderstandsei-

zugeführt. Mit Hilfe einer Lufteinblaseinnchtung rial kerne ^erge^hnl.cn ^ _Luft._Kraft.

(nicht gezeigt) wird in einer Leitung 11 eine derart Senschahen zu haben α ^ ^^ _U[?

bemessene Menge an Zusatzluft den Abgasen züge- «off-Gemischl kalt £^enu| ' ^ _{sind daher für die}

füht dß i ageres Gemisch entsteht Außerdem beim Durchgang *zuk^ i

bemessene Menge an Zusatzluft den Abgasen züge «o£| ^ _{sind daher für die}

führt, daß ein mageres Gemisch entsteht. Außerdem beim Durchgang *zuk^ Materialien v.ie

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Gblä 18 d bden Atmosphäre ff »tertes Porzellan oü _{di Vüc}

wird Zusatzluft durch einen Kanal 18b mit Hilfe =5 poröse Wan>J £_rMehrschichtiges rostfreies eines Gebläses 18 α aus der umgebenden Atmosphäre ff »tertes Porzellan oü _{die Voreprüngc}

angesaugt und in den Behälter 16 α des Nachverbren- SrahlguteJ Seeiffi«^a nungsstabilisators ausgestoßen. Gleichzeit.g wird eme 16 c aus fest γ^°™»⁸^_1βκ5 Beispiel eines Nachoptimale Menge Zusatzkraftstoff in zerstäubtem Zu- L>ie r g. -* β . _{dieser Aus}f_ühstand dem Kanal 18 ft mit Hilfe eines Vergasers 19« 30 verbrennungsstab>hsato« ^A ^ _{der Nach}. zugeführt, der über eine Leitung 19 mit einer Kraft- -"gsfo^ ^^ _einer porösen Wandung stoff pumpe (nicht gezeigt) verbunden ist ?£S £T3s Behälter 16'fl aussebildeten Nachver-Das auf diese Weise erzeugte zusätzliche Luft-Kraft- 16 b des °™/ ₁₆> _untergebracht. Auf der Instoff-Gemisch wird beim Durchgang durch die po- ^brenn^f.^l _ef ^_o°_e" Wandung 16'Λ U₁ eine Anzahl rose Wandung 16 ft des Behälters 16« gleichförmig 35 ne nf lache der ^^r0«ⁿ ^ ^_{er BchäUer} 16« ist ih Di ätzliche LuftKraftstoft-Ge- ^VorsP^runS^e^^C^|"^eh"

rose Wandung 16 ft des Behälters 16« gg

zugemischt. Dieses zusätzliche Luft-Kraftstoft-Ge- P_r^_äu^|_umchiossen.

milch wird durch eine Zündkerze 23« des Zünders ^"^^.^f Q^,ftstoff-Gemisch wird vor

23 gezündet. Auf diese Flamme treffen die Abgase, Das ^ζυ^'^:^"^_Π" IT in das Gehäuse 147,

die gewöhnlich unverbrannten Kraftstoff und außer- der Gem.schlieferemnchmn^ 1 ^ ^_ dem^SZusatzluft enthalten, so daß sie ohne Schwieng- 40 emgetuhrt ^™^*™^ _das Gemisch durch

keit verbrennen, wenn die Nachbrennkammer 14 auf dung,16 b nach mnea. ^ ^^ ^ _dm

hl id Diese Verbrennung die Zundke™^ä™5

demZusatzluft enthalten, so daß sie ohne Scg g ^^^ _das Gemisch durch

hoher Temperatur gehalten wird. Diese Verbrennung die Zundke™^ä™5 _{16V eine} vorgemischte

wird im folgenden unter Bezugnahme auf F1 g. 3 er- Spitze^ jr^^^i^ ^^ ^ ^^ _{miue]s dcr}

^lälS_Tem_Feraturfüh.er 22 in der Nadibrennkam- ₄₅ ^^SSÄ

d Bkmmer 14

S_Tem_Feraturfüh.er 22 in der Nadibrennkam- ₄₅ ^^S

mer 14 liefert ein der Temperatur verhält.ges Signal, der B«nnkammer 14

das in eine Steuereinrichtung 21 eingeführt wird, die wird wie sie senra ^ ^ _{15 abge}_

mit einem Stellmotor 216 zur Betätigung eines im brannten Abgase ueruu

Kanal 18 b angeordneten Drosselventils 21 c verbun- tuhrt. _{F u t nichl im} gleichen Maß

den ist. Auf diese Weise wird die Temperatur in der ₃o Im_p\°»'^ct^enc^ⁿ ^ _{und Rück}iaufzone auf, den-

Nachbrennkamme. 14 auf einer für vollständige Ver- kle^ne Twbulenzen, ^g _Tempc]._{aturvertcilung} ,_u.

brennung geeigneten Höhe gehalten ' _mj_t stagnierenden brennbaren Gasen in der

Steuereinrichtung 21« und Antriebsmotor des Ge- sammer> mit sugn ^ ^ _{yon dcR}

biases 18« rind über einen Zündschalter 2, mit einer Nachb^nnUnimer^ _{dic vcrunreinigtcn Ab}_

Energiequelle verbunden. D.e Zündkerze 23« mit .h- 5o nan me, ^um^^c eingeführt werden, die ein rclarer Hochspannungsquelle 23 b wird durch d.e Steuer- g^se '£ *^ne _Vo?umen hat Dies führt zur Minderung

einrichtung 21 α überwacht. ^r₇H-.führenden Menge an zusätzlichem Luft-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nachverbrennungsanlage für die Abgase von Brennkraftmaschinen, bei der den Abgasen vor ihrer Nachverbrennung in siner Nachbrennkammer ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gesteuert zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch über einen in der Eintrittskammer (14 a, 14'e) der Nachbrennkammer (14,14') angeordneten Behälter (16 o, 16'a) zuführbar ist, dessen poröse Wandung (16 Z>, 16'b) mit einer Vielzahl von Vorsprüngen (16 c, 16'c) versehen ist.

2. Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 1, -s dadurch gekennzeichnet, daß sich in der den Behälter (16 a) mit dem Gemisch speisenden Leitung (18 b) ein Drosselorgan (21 c) befindet, das über einen in Abhängigkeit von der Temperatur in der Nachbrennkammer (14) gesteuerten Stellmotor (211>/ betätigbar ist.

3. Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Wandung (16 b) sphärisch ausgebildet ist und sich die Vorsprünge (16 c) auf ihrer Außenseite befinden, wobei das Kraftstoff-Luft-Gemisch vom Innenraum her zuführbiir ist (F i g. 2 und 3).

4. Nachverbrennungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16'a) die Eintrittskammer (14'a) bildet und in seinem Inru.'-en die Nachbrennkammer aufweist, wobei die Vorsprünge (16'c) auf der Innenseite der porösen Wandung (16 b) angeordnet sind und das Kraftstorf-Lurt-Genisch dem Behälter von dessen Außenseite zuführbar ist (F i g. 4).