DE3918597C2

DE3918597C2 - Anordnung zum schadstoffarmen Betrieb eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3918597C2
Application number: DE19893918597
Authority: DE
Inventors: Oskar Dr Ing Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1989-06-07
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH0396615A; DE3918597A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum schadstoffarmen Betrieb eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Anordnung dieser Gattung ist aus der JP 60-21 26 09 be kannt. Bei der dort gezeigten Anordnung ist in der Abgaslei tung ein Wärmetauscher angeordnet, der die Konversionstempe ratur eines nachgeschalteten thermischen Konverters in Be triebszuständen des Motors mit Temperaturdefizit aufrechter hält. Der Wärmespeicher kann von den Abgasen durch eine By passleitung umgangen werden, wenn der Wärmespeicher aufgela den ist, insbesondere wenn die Abgastemperaturen so hoch sind, daß sie eine Schädigung des Wärmespeichers zur Folge haben könnten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Lösung einer Anordnung zum schadstoffarmen Betrieb eines Verbrennungsmotors mit einem die Konversionstemperatur eines thermischen Konverters aufrechterhaltenden, durch die Motorabgase gespeisten Wärmespeicher zu schaffen, bei der ein Überhitzen des Wärmespeichers durch zu hohe Abgastempe raturen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn zeichnete Erfindung gelöst.

Aus der DE 38 34 499 A1 ist es bereits grundsätzlich be kannt, in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors Wärme tauscher anzuordnen, die in einem Kreislauf mit einem vom Abgas getrennten Wärmeträger angeordnet sind. Dies dient in diesem Fall jedoch dazu, das Abgas vor einem Reaktor mit der Abgaswärme hinter dem Reaktor in einem kalten Betriebs zu stand vorzuheizen.

Bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich der Wärmespeicher in einem Heizkreislauf, der über einen in der Abgasleitung angeordneten Wärmespeicher geführt ist. Der Heizkreislauf, der mit einem flüssigen Wärmeträger betrieben wird, enthält außerdem einen Ausgleichsbehälter. Wenn somit der Wärmespeicher nicht be- oder entladen zu wer den braucht (insbesondere bei sehr hohen Abgastemperaturen), wird der Wärmeträger des Heizkreislaufes in den Ausgleichs behälter abgeführt. Die Abgaswärme kann dann nicht zu dem Wärmespeicher gelangen, so daß dieser gegen Überhitzung ge schützt ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Wärmespeicher (z. B. ein Latentwärmespeicher), der für einen flüssigen Wärmeträger ausgelegt ist, verwendet werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen definiert.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfin dung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abgassystems eines Fahrzeugverbrennungsmotors und

Fig. 2 eine Variante dieses Abgassystems.

Die in einem Verbrennungsmotor 10 entstehenden Abgase werden über eine Abgasleitung 12 abgeleitet, die über einen ständig durchflossenen thermischen Konverter 14 führt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in der Abgasleitung 12 zwischen dem Motor 10 und dem Konver ter 14 ein Wärmetauscher 50 angeordnet, der außerdem in einen Heizkreislauf 52 einbezogen ist, der über einen Wärmespeicher 54 führt. Der Heizkreislauf ent hält außerdem eine Förderpumpe 56 und einen mit einer Belüftung 57 versehenen Speicher 58 für den im Heiz kreislauf umlaufende Wärmeträger.

Beim Betrieb mit einem flüssigen Wärmeträger im Heiz kreislauf ist die vertikale Länge der den Isolierbe reich 25 durchquerenden Zweigleitungen 20 und 24 jeweils derart bemessen, das sich zwischen dem im Speicher 54 befindlichen heißen Wärmeträger und dem im Heizkreislauf außerhalb des Isolierbereichs 25 befindlichen, sich beim Stillstand der Förderpumpe 56 abkühlenden Wärmeträger eine isolierende Sperrschicht ausbilden kann.

Für den Luftbedarf des Konverters 14 sorgt ein Sekundär luftanschluß 62.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Variante liegt der Wärmetauscher 50 höher als der Ausgleichsbehälter 58, so daß beim Stillstand der Förderpumpe 56 der fließ fähige Wärmeträger unter dem Einfluß der Schwerkraft aus dem Wärmetauscher 50 abfließt, wobei der Pegel stand im Ausgleichsbehälter 58 vom Betriebspegel 64 auf den Ruhepegel 66 ansteigt. Weil der Wärmeträger den Wärmetauscher 50 verlassen hat, können für den Wärme speicher 54 schädliche hohe Temperaturen nicht auf den Wärmespeicher 54 übertragen werden.

Sobald der Heizkreislauf 52 wieder in Funktion ge bracht werden soll, wird die Förderpumpe 56 einge schaltet, wodurch der Wärmeträger aus dem Ausgleichs behälter 58 wieder über den Wärmetauscher 50 zum Wärmespeicher 54 befördert wird und dabei entweder im Wärmetauscher 50 Speicherwärme an das Abgas abgibt oder zur Ladung des Wärmespeichers 54 Wärme vom Abgas zum Wärmespeicher 54 transportiert.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Variante liegt der Aus gleichsbehälter 58 höher als der Wärmetauscher 50, und zwischen dem Wärmetauscher 50 und dem Wärmespeicher 54 sind in Förderrichtung die Förderpumpe 56 und auf diese folgend eine Rückflußsperre 68 und der Wärme speicher 54 angeordnet. In Förderrichtung auf den Wärmespeicher 54 folgend ist zwischen diesem und dem Wärmetauscher 50 ein Absperrventil 70 angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform wird der Wärmetauscher 50 durch die Förderpumpe 56 entleert, die den Wärmeträ ger nach dem Schließen des Absperrventils 70 in den Ausgleichsbehälter 58 fördert, von wo er durch die Rückflußsperre 68 zwischen Wärmespeicher 54 und För derpumpe 56 am Rückfluß gehindert wird. Nach dem Öffnen des Absperrventils 70 strömt der Wärmeträger unter dem Einfluß der Schwerkraft in den Wärmetau scher 50. Der Wärmetauscher 50 und der Ausgleichsbe hälter 58 sind durch eine Luftausgleichsleitung 72 miteinander verbunden.

Claims

1. Anordnung zum schadstoffarmen Betrieb eines Ver brennungsmotors, mit einem thermischen Konverter (14), über den die Motorabgase abgeleitet werden, einem durch die in den Motorabgasen enthaltenen Wärmemenge gespeisten Wärmespeicher (54), der die Konver sionstemperatur des Konverters (14) in Betriebszuständen des Motors (10) mit Temperaturdefizit aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung (12) vor dem Konver ter (14) ein Wärmetauscher (50) angeordnet ist, daß der Wär mespeicher (54) in einem über den Wärmetauscher (54) geführ ten Heizkreislauf angeordnet ist und daß der im Heizkreis lauf befindliche flüssige Wärmeträger wahlweise aus dem Wär metauscher (50) in einen Ausgleichsbehälter (58) abziehbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (50) höher liegt als der Ausgleichsbe hälter (58) für den Wärmeträger und daß eine Förderpumpe (56) unterhalb des Ruhepegels im Ausgleichsbehälter (58) und in Förderrichtung zwischen Ausgleichsbehälter (58) und Wär metauscher (50) angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (50) tiefer liegt als der Ausgleichs behälter (58) für den Wärmeträger, daß in Förderrichtung zwischen dem Ausgleichsbehälter (58) und dem Wärmetauscher (50) ein Absperrventil (64) angeordnet ist und daß zwischen dem Wärmetauscher (50) und dem Ausgleichsbehälter (58) auf einanderfolgend eine Förderpumpe (56), eine Rückflußsperre (66) und der Wärmespeicher (54) angeordnet sind.