Claims (1)
**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.
** WARNING ** Beginning of CLMS field could overlap end of DESC **.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachverbrennungsanlage für Verbrennungsmotoren.
The invention relates to an afterburning system for internal combustion engines.
Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem möglichst hohen Wirkungsgrad eine gute Nachverbrennung der Abgase von Brennkraftmaschinen, namentlich in Motorfahrzeugen, zu erreichen.
The invention aims to achieve the object of achieving good afterburning of the exhaust gases from internal combustion engines, in particular in motor vehicles, with the highest possible efficiency.
Die Erfindung, mit der diese Aufgabe gelöst wird, ist gekennzeichnet durch eine Frischluft-Zuleitung für die zur Nachverbrennung der Abgase erforderliche Frischluft, wobei die Frischluft-Zuleitung in ein Strömungsaggregat am Ende der Abgasleitung einmündet, Mittel vorhanden sind zur Erzeugung einer Strömung in der Frischluft-Zuleitung, im Innern des Strömungsaggregates ein mit der Frischluft-Zuleitung in Verbindung stehender Rotor vorhanden ist, mit dem ein Abgas-Rotor drehfest verbunden ist, und eine die Abgasleitung zwischen einem Nachbrenner und dem Strömungsaggregat mit radialem Abstand umgebende Rohrleitung vorhanden ist, in welcher die zum Nachbrenner geführte Luft vorgewärmt wird und im Gegenstrom zu den Abgasen in der Abgasleitung strömt.
The invention, with which this object is achieved, is characterized by a fresh air supply line for the fresh air required for post-combustion of the exhaust gases, the fresh air supply line opening into a flow unit at the end of the exhaust gas line, means are available for generating a flow in the fresh air Supply line, inside the flow unit there is a rotor connected to the fresh air supply line, with which an exhaust gas rotor is connected in a rotationally fixed manner, and a pipeline surrounding the exhaust gas line between an afterburner and the flow unit at a radial distance is present in which the air fed to the afterburner is preheated and flows in countercurrent to the exhaust gases in the exhaust pipe.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der Auspuff- und Nachverbrennungsanlage zusammen mit einem Verbrennungsmotor,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Nachbrenner.
Show it:
1 shows a schematic view of the exhaust and afterburning system together with an internal combustion engine,
Fig. 2 is a section through the afterburner.
Ein vierzylindriger Verbrennungsmotor 1, wie er für Personen- und Lastautos gebräuchlich ist, weist hinter dem Kühler 3 einen Ventilator 2 auf. An den Motor schliesst sich hinten in üblicher Weise ein Schaltgetriebe 4 und die Kardanwelle 5 an.
A four-cylinder internal combustion engine 1, as is customary for cars and trucks, has a fan 2 behind the radiator 3. A gearbox 4 and the cardan shaft 5 are connected to the rear of the engine in the usual way.
Hinter dem Ventilator 2 befindet sich ein vorne offener Trichter 6, der sich nach hinten verengt und in ein Frischluft Rohr 7 einmündet.
Behind the fan 2 there is a funnel 6 that is open at the front and narrows towards the rear and opens into a fresh air pipe 7.
Die von jedem Zylinder des Motors abführenden Auspuffrohre 8 münden in einen gemeinsamen Rohrstutzen ein. An diesen Rohrstutzen ist mit Hilfe eines Flansches 12 ein Abgasrohr 22 angeschlossen. Diese Abgasrohr 22 ist von einem koaxial verlaufenden Frischluft-Rohr 9 unter Bildung eines im Querschnitt ringförmigen Zwischenraumes 23 umgeben.
The exhaust pipes 8 leading away from each cylinder of the engine open into a common pipe socket. An exhaust pipe 22 is connected to this pipe socket with the aid of a flange 12. This exhaust pipe 22 is surrounded by a coaxially running fresh air pipe 9, forming an intermediate space 23 which is annular in cross section.
Unmittelbar hinter dem Flansch 12 sitzt der Nachbrenner 15, der dazu bestimmt ist, die aus dem Motor austretenden Abgase vollständig zu verbrennen, namentlich das schädliche Kohlenoxyd und allfällige sonstige gasförmige oder feste Verbrennungsrückstände. Der Nachbrenner arbeitet ohne Katalysator, nur durch Zufuhr vorgewärmter Frischluft, welche möglichst gleichmässig verteilt über die ganze Querschnittsfläche des Abgasrohres 22 dem Abgas zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist eine Mehrzahl quer zum Abgasrohr angeordneter, im Querschnitt V-förmiger Rippen 20 vorhanden, die sich nach unten - also in der Abströmrichtung der Abgase - öffnen, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Zwischen den einzelnen Rippen 20 befinden sich Zwischenräume 17, durch welche die Abgase hindurchströmen können.
Immediately behind the flange 12 is the afterburner 15, which is intended to completely burn the exhaust gases emerging from the engine, namely the harmful carbon oxide and any other gaseous or solid combustion residues. The afterburner works without a catalyst, only by supplying preheated fresh air, which is supplied to the exhaust gas as evenly as possible over the entire cross-sectional area of the exhaust pipe 22. For this purpose, there is a plurality of ribs 20 which are arranged transversely to the exhaust pipe and have a V-shaped cross-section and which open downwards - that is, in the outflow direction of the exhaust gases - as can be seen from FIG. Between the individual ribs 20 there are spaces 17 through which the exhaust gases can flow.
Die Rippen 20 sind nun so ausgebildet, dass sie an ihren beiden Enden, also an ihren Stirnseiten, offen sind, da sich an den betreffenden Stellen im Mantel des Abgasrohres 22 etwa dreieckförmige t)ffnungen befinden. Dadurch ergibt sich eine Durchflussverbindung zwischen dem Raum 23, in welchem sich Frischluft befindet, und den Rippen 20. Wenn die aus dem Motor austretenden Verbrennungsgase zwischen den Rippen 20 hindurchströmen, reissen sie vorgewärmte Frischluft mit, wodurch eine Nachverbrennung bei hoher Temperatur stattfindet. Die Abgase mischen sich somit mit der zugeführten vorgewärmten Frischluft, so dass sich in der Nachverbrennungszone eine sich selbst entzündende Flamme ergibt.
The ribs 20 are now designed in such a way that they are open at their two ends, that is to say at their end faces, since there are approximately triangular openings at the relevant points in the jacket of the exhaust pipe 22. This results in a flow connection between the space 23, in which there is fresh air, and the ribs 20. When the combustion gases exiting the engine flow through between the ribs 20, they entrain preheated fresh air, whereby post-combustion takes place at a high temperature. The exhaust gases mix with the supplied preheated fresh air, so that a self-igniting flame results in the post-combustion zone.
Die Temperatur in der Nachverbrennungszone liegt über der Entzündungstemperatur des Kohlenoxydes, insbesondere über 950ob. Das Abgasrohr 22 ist im Bereich des Nachbrenners konisch ausgebildet, so dass im wesentlichen im Nachbrenner der gleiche Querschnitt vorhanden ist wie vor dem Nachbrenner.
The temperature in the post-combustion zone is above the ignition temperature of the carbon oxide, in particular above 950ob. The exhaust pipe 22 is conical in the area of the afterburner so that essentially the same cross section is present in the afterburner as in front of the afterburner.
Hinter dem Nachbrenner 15 wird eine Stauzone 24 oder Wirbelkammer gebildet, um den Gasen genügend Zeit zur Verbrennung zu geben und eine Durchwirbelung zu erzeugen.
A damming zone 24 or vortex chamber is formed behind the afterburner 15 in order to give the gases sufficient time to burn and to generate a vortex.
Diese Stauzone 24 ergibt sich durch den Einbau einer Stauhülse 25, mit einem gegenüber dem Durchmesser des Abgasrohres 22 reduzierten Durchmesser sowie einen anschliessenden trichterförmigen Teil. Der Öffnungsrad dieser Stauhülse 25 befindet sich vorzugsweise zwischen 150 und 170 mm, vorzugsweise etwa 160 mm, vom Nachbrenner entfernt.
This damming zone 24 results from the installation of a damming sleeve 25, with a diameter that is reduced compared to the diameter of the exhaust pipe 22, and an adjoining funnel-shaped part. The opening wheel of this damming sleeve 25 is preferably between 150 and 170 mm, preferably about 160 mm, away from the afterburner.
Die ineinander liegenden Rohre 9 und 22 sind an ein Strömungsaggregat 10 angeschlossen, in das ebenfalls die Frischluft-Leitung 7 einmündet. Im Innern des Strömungsaggregates 10 befindet sich ein Frischluft-Rotor, der durch die einströmende Frischluft angetrieben wird. Dieser Frischluft-Rotor dreht sich in einem zylindrischen Gehäuse. Die Frischluft gelangt - nachdem sie den Frischluft-Rotor verlassen hat durch gebogene Kanäle in den Ringraum 23 und strömt dort in Richtung des Pfeiles A (Fig. 2) im Gegenstrom zu den Abgasen zum Nachbrenner.
The tubes 9 and 22 lying one inside the other are connected to a flow unit 10 into which the fresh air line 7 also opens. In the interior of the flow unit 10 there is a fresh air rotor which is driven by the incoming fresh air. This fresh air rotor rotates in a cylindrical housing. The fresh air arrives - after it has left the fresh air rotor through curved channels in the annular space 23 and flows there in the direction of arrow A (Fig. 2) in countercurrent to the exhaust gases to the afterburner.
Die Abgase strömen - nachdem sie die Stauzone 24 verlassen haben - im Innern des Rohres 22 in Richtung des Pfeiles B gegen das Strömungsaggregat 10. Im Innern des Strömungsaggregates werden diese Abgase durch ein Flügelrad abgesaugt, das sich in einem zylindrischen Gehäuse dreht. Das Flügelrad - welches breiter ist als der Abgas-Rotor - hat nach rückwärts gekrümmte Schaufeln, die so ausgebildet sind, dass je die zwischen zwei benachbarten Schaufeln liegenden Kammern nie gleichzeitig mit der Einlass- und Auslassöffnung verbunden sind. Dadurch ergibt sich auch eine gute Schalldämpfung. Der Frischgas-Rotor und das Abgas-Schaufelrad sitzen auf der gleichen Welle und sind drehfest miteinander verbunden. Dadurch treibt der Frischgas-Rotor das Abgas Schaufelrad an, und dieses saugt die Abgase vom Motor her an und befördert sie durch den Auslasstutzen 11 ins Freie.
The exhaust gases flow - after they have left the stagnation zone 24 - inside the pipe 22 in the direction of arrow B against the flow unit 10. Inside the flow unit, these exhaust gases are sucked off by an impeller which rotates in a cylindrical housing. The impeller - which is wider than the exhaust gas rotor - has backward curved blades, which are designed so that the chambers between two adjacent blades are never connected to the inlet and outlet openings at the same time. This also results in good sound absorption. The fresh gas rotor and the exhaust gas impeller sit on the same shaft and are non-rotatably connected to one another. As a result, the fresh gas rotor drives the exhaust gas paddle wheel, and this sucks in the exhaust gases from the engine and conveys them through the outlet nozzle 11 to the outside.
Zwischen dem Frischgas-Rotor und dem Abgas-Rotor befindet sich eine mitrotierende Trennwand, so dass Frischluft und Abgas im Strömungsaggregat 10 voneinander getrennt bleiben.
Between the fresh gas rotor and the exhaust gas rotor there is a partition wall that rotates with it, so that fresh air and exhaust gas remain separated from one another in the flow unit 10.
PATENTANSPRUCH
PATENT CLAIM
Nachverbrennungsanlage für Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch eine Frischluft-Zuleitung (7) für die zur Nachverbrennung der Abgase erforderliche Frischluft, wobei die Frischluft-Zuleitung (7) in ein Strömungsaggregat (10) am Ende der Abgasleitung einmündet, Mittel vorhanden sind zur Erzeugung einer Strömung in der Frischluft -Zuleitung, im Innern des Strömungsaggregates ein mit der Frischluft-Zuleitung in Verbindung stehender Rotor vorhanden ist, mit dem ein Abgas-Rotor drehfest verbunden ist, und eine die Abgasleitung (22) zwischen einem Nachbrenner (157) und dem Strömungsaggregat (10) mit radialem Abstand umgebende Rohrleitung (9) vorhanden ist, in welcher die zum Nachbrenner (15) geführte Luft vorgewärmt wird und im Gegenstrom zu den Abgasen in der Abgasleitung (22) strömt.
Post-combustion system for internal combustion engines, characterized by a fresh air supply line (7) for the fresh air required for post-combustion of the exhaust gases, the fresh air supply line (7) opening into a flow unit (10) at the end of the exhaust gas line, means are available for generating a flow in the fresh air supply line, inside the flow unit there is a rotor which is connected to the fresh air supply line and to which an exhaust gas rotor is non-rotatably connected, and an exhaust gas line (22) between an afterburner (157) and the flow unit (10 ) there is a pipeline (9) surrounding it at a radial distance, in which the air fed to the afterburner (15) is preheated and flows in countercurrent to the exhaust gases in the exhaust gas line (22).
UNTERANSPRÜCHE
1. Nachverbrennungsanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an die Frischluftzuleitung (7) ein hinter dem Kühler-Ventilator angeordneter Trichter (6) angeschlossen ist.
SUBCLAIMS
1. Post-combustion system according to claim, characterized in that a funnel (6) arranged behind the cooler fan is connected to the fresh air supply line (7).
2. Nachverbrennungsanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Frischluft- und Abgas-Rotoren vom Nachverbrennungsaggregat distanziert sind.
2. Post-combustion system according to claim, characterized in that the fresh air and exhaust gas rotors are distanced from the post-combustion unit.
3. Nachverbrennungsanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Frischluftleitung (9) die Abgasleitung (22) auf einer Strecke von mindestens 0,6 m koaxial oder angenähert koaxial umgibt.
3. Post-combustion system according to claim, characterized in that the fresh air line (9) surrounds the exhaust line (22) coaxially or approximately coaxially over a distance of at least 0.6 m.
4. Nachverbrennungsanlage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Nachbrenner (15) eines mehrzylindrigen Motors (1) beim Anschlussflansch (12) für das gemeinsame Abgasrohr befindet.
4. Afterburning system according to claim, characterized in that the afterburner (15) of a multi-cylinder engine (1) is located at the connection flange (12) for the common exhaust pipe.
5. Nachverbrennungsanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Nachbrenner (15) anschliessend an die im Querschnitt V-förmigen Frischluft-Einlass-Kanäle (20) eine Stauzone (24) vorhanden ist.
5. Afterburning system according to claim and dependent claim 3, characterized in that a damming zone (24) is present in the afterburner (15) adjacent to the fresh air inlet ducts (20) which are V-shaped in cross section.
6. Nachverbrennungsanlage nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abstand zwischen Ventilsitz des Motors und Mitte Rotor des Strömungsaggregates 0,7-0,9, vorzugsweise etwa 0,85 m, beträgt.
6. Post-combustion system according to claim and dependent claim 3, characterized in that the mean distance between the valve seat of the motor and the center of the rotor of the flow unit is 0.7-0.9, preferably about 0.85 m.