DE2163983B2 - Post-combustion system for the exhaust gases from internal combustion engines - Google Patents
Post-combustion system for the exhaust gases from internal combustion enginesInfo
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Description
4040
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.The invention relates to a post-combustion plant for the exhaust gases from internal combustion engines, in which the exhaust gases before their afterburning a fuel-air mixture is supplied in a controlled manner in an afterburning chamber.
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.There are known afterburning systems of this type, in which with the help of the fuel-air mixture the afterburning is effected with an open flame. As the well-known afterburners are housed in the exhaust pipe through which the exhaust gases flow at high speed, it is quite difficult to keep the combustion of the exhaust gases stable. Furthermore, with open Flame often erratic burns such as misfire or purging, so that the exhaust afterburning disturbed and thereby the proportion of unworn parts is increased. Such is an afterburning plant known (German Patent 111158), in which the fuel goes directly into the afterburning chamber is introduced and thereby entrained by a stream of compressed air. This compressed air is mixed with the fuel in the afterburning chamber, taking into account the high speed of the exhaust gases passing through, a mixing process of this type is significantly impaired or even is made impossible. In another well-known case (German Auslegeschrift 1 238 273) leads to the exhaust pipe as a collecting nozzle into the afterburning chamber, and shortly before the end of the nozzle the Fuel-air mixture is supplied tangentially. Here it can easily happen that the Mixture migrates as a shell around the exhaust gas flow, so that there is insufficient mixing with the exhaust gas flow is guaranteed. Finally it became known (USA.-Patent 3131533), the mixture feed axially in the direction of the exhaust gas flow on the outside thereof. Again, it cannot be sufficient Mixing is guaranteed.
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.The object of the invention is to provide an afterburning plant of the type described at the beginning create, the good mixing of exhaust gases and air-fuel mixture ensures and stable Combustion guaranteed.
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.This object is achieved in that the air-fuel mixture can be fed via an inlet chamber arranged in the secondary combustion chamber of the container, the porous wall is provided inn a plurality of projections. The feed of the mixture through a porous wall ensures optimal distribution, whereby the profiled design on the side facing the exhaust gases ensures a strong turbulence and increased mixing, whereby stable flames can be achieved.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert; dabei istThe invention is explained in more detail below with reference to a schematic drawing; is there
F i g. 1 ein schematisches Durchflußdiagramm einer Nachverbrennungsanlage nach der Erfindung,F i g. 1 is a schematic flow diagram of an afterburning plant according to the invention,
Fig. 2 eine erläuternde Ansicht der gesamten Nachverbrennungsanlage.Fig. 2 is an explanatory view of the entire post-combustion plant.
F i g. 3 eine vergrößerte Längsschnittansicht einei Ausführungsform des Nachverbrennungsslabilisalors und der Nachbrennkammer gemäß F i g. 2,F i g. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of an embodiment of the post-combustion labile detector and the afterburning chamber according to FIG. 2,
F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Darstellung, die eine weitere Ausführungsform verdeutlicht.F i g. 4 one of the F i g. 3 corresponding representation, which clarifies a further embodiment.
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.According to FIG. 1, the post-combustion system 10 is according to the invention with a delivery line 11 for the supply of additional air into the through the inlet line 12 incoming polluted exhaust gases provided. These exhaust gases in the correct mixing ratio are then introduced by means of a line 13 into an afterburning chamber 14 to remove the unburned Burn parts completely. After the polluted exhaust gases have been post-burned, there is the post-combustion chamber 14 clean exhaust gases into the outlet line 15.
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.According to the main feature of the invention, the afterburning takes place in the afterburning chamber 14 stabilized by an afterburn stabilizer 16, which is described with reference to FIG. 2 to 4 in detail is discussed. The post-combustion stabilizer 16 generates a premixed flame, which as Heat source for the afterburning of the exhaust gases acts. From a mixture device 17 is an additional air-fuel mixture is supplied to create and maintain the premixed flame. According to FIG. 1 is the additional air flowing in through line 18 and through the Line 19 supplying. Jc additional fuel metered in such a way that that get a correct G-mix ratio and the Mixture delivery device 17 is supplied.
Für die vollständige Verbrennung der Abgase wird die Temperatur in der Nachbrennkammer 14 auf einem geeigneten Niveau gehalten. Diese Temperatursteuerung wird durch eine Gemischdurchfluß-For the complete combustion of the exhaust gases, the temperature in the afterburning chamber 14 is increased kept at an appropriate level. This temperature control is carried out by a mixture flow
steuereinrichtung 21 bewirkt, die die Intensität und stem Material wie! «JJ^iKSwmme darumcontrol device 21 causes the intensity and stem material like! «YY ^ iKSwmme about it
damit die durch die vargeroisehte Flamme erzeugte Verbrennung, ^™ 0IjJ1Ag9 werden durch dieso that the combustion produced by the Vargeroisehte flame, ^ ™ 0 IjJ 1 Ag 9 are caused by the
thermische Energie steuert. Die Gemischdurchfluß- gebildet w.l^m s me V°^otg!ut erhitzt. Dabei bll-thermal energy controls. The mixture flow formed w . l ^ m s me V ° ^ ot g ! ut heated. Thereby bll-
steuereinrichtung 21 regelt in Abhängigkeit von der WW^hSSSw naS w den Spitzen derControl device 21 regulates the peaks of the ww ^ hSSSw naS w as a function of the
Temperatur in der Nachbrennkammer 14 den Durch- 5 det steh die Hamme g»»<The temperature in the afterburning chamber 14 extends through the hammer 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 Porose ™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.flow of the additional fuel-air mixture that V °! JP ™ | SLS ^ rden OT received at a relatively high speed in the correct mixing ratio. The Throw The Exhausts » . m r ^ ^ ^. The temperature is determined by a temperature in « β ^ $ 3ηβ ^ b as an obstacle, the turfübler 22 in the afterburning chamber 14. For this, the P orose ™ a ™ d D f; Rue cklaufzone according igniting the premixed flame is a detonator io downstream a bog un Wi-making ,, 16 ft 23 acts in the 10th Nachverbrennungsar.lage? arSt Γ pfJ ^ enhäuer The projections 16 c er-It now follows with reference to the F i g. 2 a further as * J J """* ™ W * me turbulence. With a detailed description of the entire post-generation in the Aög ^ siron premixed flame-breaking system 10; the post-combustion is in this way '- Jg effects of the small voltage stabilizer 16 as a spherical container 16 a in 15 ^ e ™ ^ ^ .fS and the trailing drag soder inlet chamber 14 α of the afterburning chamber 14 Tmb £ * n ™ ^ fzorSstebi \ the combustion, which is housed by a housing 14 b limited ^ gJJ ^ SSSne is shown.
W1Die Abgase einer Brennkraftmaschine werden der Als ™e™^^Xg tfft verendete Έ W1 Di e exhaust gases of an internal combustion engine of the fallen Έ As ™ e ™ ^^ Xg TFFT
Eintrittskammer 14 a durch eine Eintnttsleitung 12 ». das in der P°^se" ^hnlich°n wärmewiderstandsei-Entry chamber 14 a through an input line 12 ». that in the P ° ^ se "^ similar to ° n heat resistance
zugeführt. Mit Hilfe einer Lufteinblaseinnchtung rial kerne ^erge^hnl.cn ^ Luft.Kraft.fed. With the help of an air injection device, rial kerne ^ erge ^ hnl.cn ^ air . Strength .
(nicht gezeigt) wird in einer Leitung 11 eine derart Senschahen zu haben α ^ ^^ U[? (not shown) will have such a sight in a line 11 α ^ ^^ U [?
bemessene Menge an Zusatzluft den Abgasen züge- «off-Gemischl kalt £enu| ' ^ sind daher für die Measured amount of additional air to the exhaust gas trains- «off-mixturel cold £ enu | '^ are therefore for the
füht dß i ageres Gemisch entsteht Außerdem beim Durchgang *zuk^ icauses the older mixture to develop
bemessene Menge an Zusatzluft den Abgasen züge «o£| ^ sind daher für die measured amount of additional air to the flue gas drafts «o £ | ^ are therefore for the
führt, daß ein mageres Gemisch entsteht. Außerdem beim Durchgang *zuk^ Materialien v.ieleads to a lean mixture. In addition, in the passage * zuk ^ materials v.ie
wird Zusatzluft durch einen Kanal 18b mit Hilfe =5 poröse Wan>d«"J 16 ö £rMehrschichtiges rostfreiesis additional air through a conduit 18b by means of porous = 5 Wan> d "" 16 J ö £ r multilayer stainless
Gblä 18 d bden Atmosphäre ff »tertes Porzellan oü di Vüc Gblä 18 d bden atmosphere open porcelain 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 additional air is r through a channel 18b using porous = 5 Wan> J £ multilayer stainless of a blower 18 from the surrounding atmosphere α ff "tertes porcelain oü the 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 Ausfühstand 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- VorsPrunSe^C^|"eh"sucked in and ejected into the container 16 α of the Nachverbren- SstrahlguteJ Seeiffi «^ anungsstabilisators. Gleichzeit.g eme 16 c from solid γ ^ ° ™ » 8 ^ 1βκ5 Example of a post-optimal amount of additional fuel in atomized fuel . L> ie r g. - * β. This was done in the canal 18 ft with the aid of a gasifier 19 "30 combustion rod>hsato" A ^ the after . supplied, which is connected via a line 19 with a power - "gsfo ^ ^^ a porous wall material pump (not shown)? £ S £ T3s container 16'fl formed after-the in this way generated additional air-power- 16 ° of the ™ / 16> b housed. on the Instoff mixture l e is when passing through the po- burning f ^. ^ o f ° e "wall 16'Λ U 1, a number rose wall 16 of the container 16 ft "uniformly 35 ne nf pool of r0 ^« n ^ ^ he BchäUer 16 "is ih Di ätzliche LuftKraftstoft pre-Ge P S run e ^ C ^ |" eh "
rose Wandung 16 ft des Behälters 16« ggrose wall 16 ft of the container 16 "gg
zugemischt. Dieses zusätzliche Luft-Kraftstoft-Ge- Pr^äu^|umchiossen.mixed in. This additional air-fuel-Ge P r ^ äu ^ | umch iossen.
milch wird durch eine Zündkerze 23« des Zünders ^"^^.^f Q^,ftstoff-Gemisch wird vorMilk is fed through a spark plug 23 "of the igniter ^" ^^. ^ f Q ^, fuel mixture is made before
23 gezündet. Auf diese Flamme treffen die Abgase, Das ζυ^'^:^"^Π" IT in das Gehäuse 147,23 ignited. The exhaust gases hit this flame, The ζυ ^ '^: ^ "^ Π " IT in the housing 147,
die gewöhnlich unverbrannten Kraftstoff und außer- der Gem.schlieferemnchmn^ 1 ^ ^_ demSZusatzluft enthalten, so daß sie ohne Schwieng- 40 emgetuhrt ^™^*™^ das Gemisch durchwhich usually contain unburned fuel and also the Gem.schlegeremnchmn ^ 1 ^ ^ _ the S contain additional air, so that it emgetuhrt ^ ™ ^ * ™ ^ the mixture through without any oscillation
keit verbrennen, wenn die Nachbrennkammer 14 auf dung,16 b nach mnea. ^ ^^ ^ dm burn ability when the afterburning chamber 14 on dung, 16 b after mnea. ^ ^^ ^ dm
hl id Diese Verbrennung die Zundke™ä™5 hl id This burn the Zundke ™ ä ™ 5
demZusatzluft enthalten, so daß sie ohne Scg g ^^^ das Gemisch durchdemZusatzluft so that they pass through the mixture without Scg g ^^^
keit verbrennen, wenn die Nachbrennkammer 14 auf dung,16 b nach mnea. ^ ^^ ^ dm burn ability when the afterburning chamber 14 on dung, 16 b after mnea. ^ ^^ ^ dm
hoher Temperatur gehalten wird. Diese Verbrennung die Zundke™ä™5 16V eine vorgemischtehigh temperature is maintained. This combustion the Zundke ™ ä ™ 5 16V a premixed
wird im folgenden unter Bezugnahme auf F1 g. 3 er- Spitze^ jr^^^i^ ^^ ^ ^^ miue]s dcr will be described below with reference to F1 g. 3 he tip ^ jr ^^^ i ^ ^^ ^ ^^ miue] s dcr
lälSTemFeraturfüh.er 22 in der Nadibrennkam- 45 ^^SSÄ Läl S T em F eraturfüh.er 22 in the Nadibrennkam- 45 ^^ SSÄ
d Bkmmer 14d Feature 14
STemFeraturfüh.er 22 in der Nadibrennkam- 45 ^^SS T em F eraturfüh.er 22 in the Nadibrennkam- 45 ^^ S
mer 14 liefert ein der Temperatur verhält.ges Signal, der B«nnkammer 14Mer 14 supplies a signal that is related to the temperature, the inner chamber 14
das in eine Steuereinrichtung 21 eingeführt wird, die wird wie sie senra ^ ^ 15 abge_which is introduced into a control device 21, which is sent as it senra ^ ^ 15 _
mit einem Stellmotor 216 zur Betätigung eines im brannten Abgase ueruuwith a servomotor 216 for the actuation of a burnt exhaust gas ueruu
Kanal 18 b angeordneten Drosselventils 21 c verbun- tuhrt. F u t nichl im gleichen MaßChannel 18 b arranged throttle valve 21 c connected. Not to the same extent
den ist. Auf diese Weise wird die Temperatur in der 3o Imp\°»'ctenc^n ^ und Rückiaufzone auf, den-that is. In this way the temperature in the 3 o Im p \ ° »' c t enc ^ n ^ and back iaufzone on the-
Nachbrennkamme. 14 auf einer für vollständige Ver- kle^ne Twbulenzen, ^g Tempc].aturvertcilung ,u.Afterburner. 14 on one for complete obscuration of twbulence, ^ g tempc] . aturvertcilung , u .
brennung geeigneten Höhe gehalten ' mjt stagnierenden brennbaren Gasen in derburning suitable height kept ' m j t stagnant flammable gases in the
Steuereinrichtung 21« und Antriebsmotor des Ge- sammer> mit sugn ^ ^ yon dcR Control device 21 'and drive motor of the whole with sugn ^ ^ yon dcR
biases 18« rind über einen Zündschalter 2, mit einer Nachb^nnUnimer^ dic vcrunreinigtcn Ab_biases 18 "rind via an ignition switch 2, with a neighbor Unimer ^ dic contaminated 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- gse '£ *ne Vo?umen hat Dies führt zur MinderungEnergy source connected. De spark plug are introduced to ^ c with .h 5o nan me 23, "the one rclarer high voltage source 23 b has umen by de control se g '£ * ne V o? This leads to a reduction
einrichtung 21 α überwacht. ^r7H-.führenden Menge an zusätzlichem Luft-device 21 α monitored. ^ r 7 H-. carrying amount of additional air-
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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