DE2035591B2

DE2035591B2 - Device for the afterburning of combustible residues in the exhaust gases of internal combustion engines

Info

Publication number: DE2035591B2
Application number: DE2035591A
Authority: DE
Inventors: Jean Paris Panhard
Original assignee: Constructions Mecaniques Panhard et Levassor SA
Current assignee: Constructions Mecaniques Panhard et Levassor SA
Priority date: 1969-07-17
Filing date: 1970-07-17
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2052115A5; ES381655A1; DE2035591A1; GB1322212A; US3704592A; DE2035591C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Eine solche Vorrichtung ist im wesentlichen bekannt aus der US-Patentschrift 3435613.Such a device is essentially known from US Pat. No. 3,435,613.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorstehend umrissenen Art in folgender Hinsicht zu verbessern:The invention is based on the object of providing a device of the type outlined above as follows Ways to improve:

Bei möglichst vollständigem Ausbrand der Abgase im unteren Leistungsbereich des Motors soll die thermische Standfestigkeit der Nachbrennvorrichtung bei niedriger thermischer Trägheit der Vorrichtung erreicht werden, wobei auch über einer charakteristischen Leistung des Motors die thermische Standfestigkeit der Nachbrennvorrichtung gewahrt werden soll.When the exhaust gases are burned out as completely as possible in the lower power range of the engine, the thermal Stability of the afterburning device achieved with low thermal inertia of the device The thermal stability is also above a characteristic performance of the engine the afterburning device is to be preserved.

Gelöst wird diese in sich komplexe, aus einander zuwiderlaufenden Aufgabenteilen zusammengesetzte Aufgabe nach der Erfindung durch das Zusammenwirken der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mittel.This solves this intricately complex, mutually contradicting task parts Object according to the invention through the interaction of the in the characterizing part of claim 1 specified means.

Durch das Merkmal a wird der Ausbrennweg der Abgase nach vorn bis zu den Stirnraum-Deckeln verlängert, damit die Verweildauer des Gemisches aus Abgas und Zusatzluft in der Nachbrennvorrichtung verlängert und hierdurch der Ausbrenngrad des Abgases verbessert. Ferner wird durch die Zwangsdurchströmung des Stirnraums mit Zusatzluft der innere Deckel gekühlt und damit dessen thermische Standfestigkeit erhöht. Durch das Merkmal b wird der Weg der Zusatzluft im Außenringraum verlängert, hierdurch ihre Wärmeaufnahme erhöht, was besseren Ausbrand bei der Nachverbrennung bewirkt, andererseits wird der Zwischenzyliinder besser gekühlt, was dessen thermische Standfestigkeit erhöht. Durch das Merkmal c wird auch im höheren Leistungsbereich des Motors die thermische Standfestigkeit der Nachbrennvorrichtung gewahrt, weil durch Abschalten der Zusatzluft die Nachverbrennung behindert wird, andererseits die Kühlung des Zwischenzylinders aufrechterhalten bleibt.With feature a, the burnout path of the exhaust gases is lengthened to the front up to the frontal lids, thus the residence time of the mixture of exhaust gas and additional air in the afterburning device extended and thereby the degree of burnout of the exhaust gas improved. Furthermore, the forced flow of the frontal area, the inner cover is cooled with additional air and thus its thermal stability elevated. With feature b, the path of the additional air in the outer ring space is lengthened, as a result their heat absorption increases, which causes better burnout during post-combustion, on the other hand the intermediate cylinder is cooled better, which increases its thermal stability. By the Feature c is the thermal stability of the afterburning device even in the higher power range of the engine preserved because the afterburning is hindered by switching off the additional air, on the other hand the cooling of the intermediate cylinder is maintained.

Zum Stand der Technik ist noch auf die US-Patentschrift 1605484 zu verweisen. Auch dort handelt es sich um die Nachverbrennung von brennbaren Rückständen in den Motorabgasen von Verbrennungsmotoren in einer aus konzentrischen Zylindern aufgebauten Nachbrennvorrichtung, und das Abströmen der Abgase erfolgt zentrisch an dem Ende des Nachbrenners, das dem zentralen Abgascintritt entgegen-For the state of the art, reference should also be made to US Pat. No. 1605484. It is there too the afterburning of flammable residues in the exhaust gases of internal combustion engines in an afterburning device made up of concentric cylinders, and the discharge the exhaust gas takes place centrally at the end of the afterburner, which is opposite to the central exhaust gas inlet.

gesetzt liegt. Im übrigen aber arbeitet die bekannte Anordnung ohne Zusarzluftvorwärmung, so daß bei ihr die der Erfindung zugrundeliegende Problematik nicht gegeben ist.set lies. Otherwise, however, the known arrangement works without additional air preheating, so that at the problem underlying the invention is not given to her.

Zu der nach der Erfindung vorgesehenen Steuerung der Zusatzluft ist die US-Patentschnft 3392523 zu nennen. Hier findet eine Steuerung der Zusatzluft jedoch nicht bei einer die Zusatzluft vorwärmenden Nachbrennkammer statt, wie sie bei der Erfindung vorliegt, und daher auch nicht im Rahmen der dadurch gegebenen Problematik. Im übrigen soll bei der bekannten Steuerung nur ein Zusatzluft-Überschuß vermieden werden; bei der Erfindung dagegen soll die Zusatzluft durch die Steuerung abgedrosselt werden, wenn eine vorgegebene Motorleistung überschritten wird.To the control provided according to the invention US Pat. No. 3,392,523 should be mentioned for the additional air. Here, however, there is a control of the additional air not in the case of an afterburning chamber preheating the additional air, as is the case with the invention is present, and therefore not within the scope of the problem posed by it. Incidentally, at the well-known Control only an additional air excess can be avoided; in the invention, however, should Additional air can be throttled by the control when a specified engine output is exceeded will.

Die Erfindung gestattet im übrigen eine Reihe besonders vorteilhafter Weiterbildungen, deren kennzeichnende Besonderheiten in den Unteransprüchen niedergelegt sind.The invention also allows a number of particularly advantageous developments, the characterizing Special features are laid down in the subclaims.

Die Erfindung wird an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung des näheren erläutert. Die Figuren der Zeichnung stellen im einzelnen folgendes dar:The invention is based on a preferred embodiment explained in more detail with reference to the drawing. The figures in the drawing represent in detail represent the following:

Fig. 1 zeigt schematisch einen Verbrennungsmotor mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Nachverbrennung von verbrennbaren Rückständen in den Motorabgasen;Fig. 1 shows schematically an internal combustion engine with a device according to the invention for post-combustion of combustible residues in engine exhaust;

Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht mit Einzelheiten der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung mit Nachbrennkammer und Wärmeaustauscher.Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing the details the device shown in Fig. 1 with afterburning chamber and heat exchanger.

Wie in Fig. 1 dargestellt, treibt ein Verbrennungsmotor 1 ein Gebläse 2 oder einen Kompressor zur Lieferung von Zusatzluft in seine Nachbrennkammer 3. Diese ist in einem Außenzylinder 4 (Fig. 2) angeordnet, der über eine Leitung S an das Gebläse 2 angeschlossen ist. Die Luft zirkuliert in dieser Leitung 5 und in dem Außenzylinder 4 in Richtung der Pfeile A. Bevor die von dem Gebläse 2 angelieferte Luft in die Nachbrennkammer 3 gelangt, wird sie durch einen Wärmeaustauscher 6 erwärmt, in dem die Motorabgase nach ihrem Austritt aus der Nachbrennkammer 3 zirkulieren.As shown in FIG. 1, an internal combustion engine 1 drives a fan 2 or a compressor to supply additional air to its afterburning chamber 3. This is arranged in an outer cylinder 4 (FIG. 2) which is connected to the fan 2 via a line S . The air circulates in this line 5 and in the outer cylinder 4 in the direction of arrows A. Before the air supplied by the fan 2 reaches the afterburning chamber 3, it is heated by a heat exchanger 6 in which the engine exhaust gases after they exit the afterburning chamber 3 circulate.

Zwischen dem Außenzylinder 4 und der Wandung der Nachbrennkammer 3 ist ein Zwischenzylinder 11 angeordnet, wobei zwischen dem Außenzylinder 4 und dem Zwischenzylinder 11 eine einer Schraubenlinie folgend angeordnete Leitwand 12 vorgesehen ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die aus dem Wärmeaustauscher 6 kommende Luft durch die Leitwand 12 gezwungen, einem gewundenen Verlauf zwischen dem Außenzylinder 4 und der Nachbrennkammer 3 zu folgen. Danach kann sie über die Zusatzluft-Einlaßöffnungen 9 in die Abgaseinführung 8 eintreten, über die der Auspuffstutzen des Motors 1 an die Nachbrennkammer 3 angeschlossen ist. Die Einlaßöffnungen 9 können in die Abgaseinführung 8 gebohrt sein. Ein Kanal 10 bildet den Austritt der Nachbrennkammer 3.An intermediate cylinder 11 is located between the outer cylinder 4 and the wall of the afterburning chamber 3 arranged, with one of a helix between the outer cylinder 4 and the intermediate cylinder 11 following arranged baffle 12 is provided. As can be seen from Fig. 1, is from the heat exchanger 6 incoming air forced through the baffle 12, a winding course between the Outer cylinder 4 and the afterburning chamber 3 to follow. You can then use the additional air inlet openings 9 enter the exhaust gas inlet 8, via which the exhaust port of the engine 1 to the afterburning chamber 3 is connected. The inlet openings 9 can be drilled into the exhaust gas inlet 8. A channel 10 forms the outlet of the afterburning chamber 3.

Die Leitwand 12 zwingt also die aus dem Gebläse 2 kommende Luft, mehrmals um die zylindrische Fläche des Zwischenzylinders 11 zu strömen, bevor sie in die Nachbrennkammer 3 eintritt. Der mit seiner Innenseite mit den Motorabgasen in der Nachbrennkammer 3 in Berührung kommende Zwischenzylinder 11 überträgt dabei einen Teil der Wärme dieser Abgase an die von dem Gebläse 2 angelieferte Luft. Der Wärmeaustauscher 6 ist somit in diesem Fall gebildet von der Gesamtheit der beiden Zylinder 4 und 11 und der Leitwand 12.The guide wall 12 thus forces the air coming from the fan 2 around the cylindrical surface several times of the intermediate cylinder 11 to flow before it enters the afterburning chamber 3. The one with his inside intermediate cylinders 11 that come into contact with the engine exhaust gases in the afterburning chamber 3 transfers part of the heat from these exhaust gases to the air supplied by the fan 2. The heat exchanger 6 is thus formed in this case by the entirety of the two cylinders 4 and 11 and the Guide wall 12.

Die Arbeitsweise eines mit einer solchen Vorrichtung ausgestatteten Motors ergibt sich ohne weiteres '· aus der vorstehenden Beschreibung: Die Motorabgase strömen über die Abgaseinführung 8 an und vermischen sich im Bereich der Zusatzluft-Einlaßöffnungen 9 mit der von dem Gebläse 2 angelieferten Luft. Ein Teil der unerwünschten Rückstände verbrennt inThe operation of a vehicle equipped with such a device engine will be readily apparent '· from the foregoing description: the engine exhaust gases flow through the exhaust gas introduction 8 and the auxiliary air inlet ports are mixed in the range 9 to the products supplied by the blower 2 air. Some of the unwanted residue burns in

hi der Nachbrennkammer 3. Die Abgase der Nachbrennkammer 3 erwärmen dabei die von dem Gebläse 2 angelieferte Luft und treten dann über den Austrittskanal 10 aus.hi the afterburning chamber 3. The exhaust gases from the afterburning chamber 3 heat the air supplied by the fan 2 and then step over the Outlet channel 10 from.

Läßt man jedoch die Nachverbrennung bei relativHowever, if you leave the afterburning at relative

ι "> hohen Drehzahlen und bei maximaler Motorleistung arbeiten, dann besteht die Gefahr einer Zerstörung der Nachverbrennungsvorrichtung wegen der zu hohen Temperaturen der Motorabgase. Damit wird die Nachverbrennung unerwünscht; denn einmal ist derι "> high speeds and with maximum engine power work, there is a risk of destruction of the afterburning device because of the too high Engine exhaust temperatures. This makes post-combustion undesirable; because once is that

-'» Gehalt an unerwünschten Rückständen in den Abgasen bei maximaler Leistung des Motors geringer als bei niedrigerer Motorleistung, und zum andern werden maximale Motorleistungen im allgemeinen nur außerhalb von Wohnsiedlungen erreicht, so daß eine- '»Content of undesired residues in the exhaust gases at maximum engine power lower than at lower engine power, and on the other hand maximum engine performance is generally only achieved outside of residential areas, so that a

-'"> weniger gute Beseitigung unerwünschter Rückstände weniger störend ist.- '"> less good removal of unwanted residues is less annoying.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nachverbrennung umfaßt auf die Drehzahl und/oder die Belastung des Motors ansprechende Steuermittel 13, dieThe device according to the invention for post-combustion includes the speed and / or the load the motor responsive control means 13, the

ι» verhindern, daß die von dem Gebläse 2 angelieferte, die Auspuffgase sowie die Nachbrennkammer 3 abkühlende Luft in die Nachbrennkammer eintritt, wenn die Drehzahl des Motors und/oder dessen Leistung über einer vorgegebenen Grenze liegen, der eine ge-ι »prevent the delivered by the blower 2, the exhaust gases and the afterburning chamber 3 cooling air enters the afterburning chamber when the speed of the motor and / or its power are above a specified limit that

i'i wählte Leistung entspricht. Dadurch ergibt sich keine Nachverbrennung bei einer Motorleistung, die über dem gewählten Wert liegt.i'i chose achievement equivalent. This does not result in any Post-combustion at an engine output that is above the selected value.

Bei einer in Fig. 1 gezeigten erfindungsgernäßen Lösung sind die Steuermittel 13 an die Stellung derIn a solution according to the invention shown in FIG. 1, the control means 13 are at the position of the

4Ii Steuerung für die Beschleunigung des Fahrzeugs gebunden, d. h. in der Praxis an die Stellung der Drosselklappe 14 in der Ansaugleitung 15 des Motors 1.4Ii control bound for the acceleration of the vehicle, d. H. in practice to the position of the throttle valve 14 in the intake line 15 of the engine 1.

Bei einer anderen, nicht dargestellten Lösung sind die Steuermittel 13 an den Druck im DruckstutzenIn another solution, not shown, the control means 13 are connected to the pressure in the pressure port

■»"> des Gebläses 2 angeschlossen, wobei dieser Druck abhängt von der Motordrehzahl.■ »"> of fan 2 is connected, this pressure being dependent from the engine speed.

Die Steuermittel 13 umfassen im übrigen ein Drosselorgan, das aus einem Ventilglied 16 besteht. Dieses schließt und öffnet eine Leitung 17, deren eines EndeThe control means 13 also comprise a throttle element which consists of a valve member 16. This closes and opens a line 17, one end of which

in an den nicht dargestellten Auspufftopf angeschlossen sein kann und deren anderes Ende in den Außenzylinder 4 einmündet. Die von dem Gebläse 2 angelieferte Luft kann somit über das Auspuffrohr an die Außenluft abgegeben werden oder aber an die Nachbrenn-connected in to the muffler, not shown can be and the other end opens into the outer cylinder 4. The one delivered by the blower 2 Air can thus be released to the outside air via the exhaust pipe or to the afterburning

Vi kammer 3, je nachdem, ob das Ventilglied 16 offen oder geschlossen ist, d. h. je nachdem, ob die Motorleistung hoch oder niedrig ist. Die Leistungsgrenze, oberhalb der die Nachverbrennung aufhören soll, liegt vorzugsweise zwischen einem Viertel und zwei Drit-Vi chamber 3, depending on whether the valve member 16 is open or is closed, d. H. depending on whether the engine output is high or low. The performance limit, above which the afterburning should stop is preferably between a quarter and two thirds

Wi teln der maximalen Motorleistung.What is the maximum engine power?

In Fig. 2 ist dargestellt, daß die Wände der Nachbrennkammer gebildet sind von einem inneren Zylinder 18, dessen Form so gewählt ist, daß das Verhältnis seiner Länge zu seinem Durchmesser relativ klein ist.In Fig. 2 it is shown that the walls of the afterburning chamber are formed by an inner cylinder 18, the shape of which is chosen so that the ratio of its length to its diameter is relatively small.

Γι Ein Ende des Zylinders 18 ist durch eine kegelige Kappe 19 verschlossen, während sein anderes Ende durch einen ringscheibenförmigen Deckel 20 verschlossen ist, der im wesentlichen eben ausgebildetΓι One end of the cylinder 18 is tapered Cap 19 closed, while its other end is closed by an annular disk-shaped cover 20 is, which is essentially flat

und senkrecht zur Achse des Zylinders 18 angeordnet ist. Der Deckel 20 hat in seiner Mitte eine kreisrunde öffnung 21, in der das Ende der Abgaseinführung 8 oder ein Ansatz dieser Abgaseinführung eingesetzt ist. Diese Abgaseinführung 8 verbindet, wie schon weiter oben beschrieben, den Abgasaustritt des Motors 1 mit der Nachbrennkammer 3. Sie ist von kleinstmöglicher Länge und vorzugsweise wärmegeschützt, damit die Wärmeverluste der Abgase zwischen dem Motor und der Nachbrennkammer auf ein Minimum herabgesetzt werden.and is arranged perpendicular to the axis of the cylinder 18. The lid 20 has a circular shape in its center Opening 21 in which the end of the exhaust gas inlet 8 or an extension of this exhaust gas inlet is inserted. As already described above, this exhaust gas inlet 8 connects the exhaust gas outlet of the engine 1 the afterburning chamber 3. It is of the smallest possible length and preferably heat-protected so that the Heat losses in the exhaust gases between the engine and the afterburning chamber are reduced to a minimum will.

Die Abgaseinführung 8 ist koaxial im Inneren der Nachbrennkammer 3 verlängert durch einen diffusorartigen stumpfkegeligen Trichter 22, der sich im wesentlichen über drei Viertel der Länge der Nachbrennkammer erstreckt und mit seiner größeren öffnung zur Kappe 19 hin offen ist. In der Nähe des Deckels 20 sind in der Wandung des Zylinders 18 Durchlässe 23 ausgebildet.The exhaust gas inlet 8 is coaxially extended in the interior of the afterburning chamber 3 by a diffuser-like Truncated conical funnel 22, which extends over substantially three quarters of the length of the afterburning chamber extends and is open with its larger opening towards the cap 19. In the vicinity of the Cover 20 are formed in the wall of the cylinder 18 passages 23.

Der Zwischenzylinder 11 ist gebildet von einer zu dem Zylindermantel 18 koaxial angeordneten zylindrischen Zwischenwand lie, die an ihrem der Kappe 19 naheliegenden Ende durch einen stumpfkegeligen Fortsatz 11 b verlängert ist. An die kleine öffnung dieses Fortsatzes life ist der Austrittskanal 10 angesetzt. Ein Distanzstück 24 gewährleistet die Verbindung zwischen der Kappe 19 und der Zwischenwand Ha.The intermediate cylinder 11 is formed by a jacket 18 to the cylinder coaxially arranged cylindrical partition wall lie, the obvious at its end 19 of the cap is extended by a frustoconical b extension. 11 The outlet channel 10 is attached to the small opening of this extension. A spacer 24 ensures the connection between the cap 19 and the partition Ha.

Das von dem Fortsatz lift entferntere Ende der Zwischenwand Ha ist durch den Deckel 20 verschlossen. Zwischen dem Zylinder 18 und der Zwischenwand Ha wird also ein Ringraum 25 gebildet, der über die Durchlässe 23 mit der Nachbrennkammer 3 und über den Austrittskanal 10 mit dem Auspuffrohr kommuniziert. Dieser Ringraum 25 wird in der Richtung des Pfeils F von den Abgasen der Nachbrennkammer 3 durchströmt.The end of the partition Ha further away from the extension lift is closed by the cover 20. An annular space 25 is thus formed between the cylinder 18 and the partition Ha, which communicates via the passages 23 with the afterburning chamber 3 and via the outlet duct 10 with the exhaust pipe. The exhaust gases from the afterburning chamber 3 flow through this annular space 25 in the direction of the arrow F.

Der Mantel des Außenzylinders 4 verläuft koaxial zu dem Zwischenzylinder 11, mit einem geringen radialen Abstand nach außen. Das dem Austrittskanal 10 naheliegende Ende des Außenzyiinders 4 ist verlängert durch einen stumpfkegeligen Fortsatz 4b, der sich mit dem stumpfkcgcligen Fortsatz 11 b des Zwischenzylinders 11 vorzugsweise im Bereich des Austrittskanals 10 vereinigt.The jacket of the outer cylinder 4 runs coaxially to the intermediate cylinder 11, with a small radial distance to the outside. The the outlet channel 10 of the proximal end Außenzyiinders 4 is extended by a frustoconical projection 4b b with the stumpfkcgcligen extension 11 of the intermediate cylinder preferably combined 11 in the region of the outlet channel 10 degrees.

Das andere Ende des Außenzyiinders 4 wird durch einen äußeren Deckel 26 verschlossen, der von dem inneren Deckel 20 etwas absteht, im wesentlichen eben gestaltet und senkrecht zur Achse des Zylinders 18 angeordnet ist.The other end of the Außenenzyiinders 4 is closed by an outer cover 26 of the inner cover 20 protrudes somewhat, designed essentially flat and perpendicular to the axis of the cylinder 18 is arranged.

Die Zusatzluft-Einlaßöffnungen 9 in der Abgaseinführung 8 sind in Umfangsrichtung regelmäßig verteilt angeordnet und münden in den Stirnraum des Außenringraums 27, zwischen dem Deckel 20 und dem Deckel 26. Der Abstand d (gemessen parallel zur Achse des Zylinders 18) zwischen diesen beiden Deckeln ist gerade so groß, daß die Zusatzluft-Einlaßöffnungen 9 zwischen diesen Deckeln Platz haben.The additional air inlet openings 9 in the exhaust gas inlet 8 are arranged regularly distributed in the circumferential direction and open into the end space of the outer annular space 27, between the cover 20 and the cover 26. The distance d (measured parallel to the axis of the cylinder 18) between these two covers is just big enough that the additional air inlet openings 9 have space between these covers.

Vorzugsweise hat die Abgaseinführung 8 im Bereich der Einlaßöffnungen 9 ihren kleinsten Durchmesser, so daß die Motorabgase auf ihrem Weg zur Nachbrennkammer 3 einen zunächst konvergierenden und dann divergierenden Strömungsverlauf haben und im Punkt der stärksten Einschnürung, d. h. im Bereich der Einlaßöffnungen 9, eine Saugwirkung erzeugen. Dabei ist zu bemerken, daß die Motorabgase im Zentrum und in der Achsrichtung des Zylinders 18 eingelassen werden.The exhaust gas inlet 8 preferably has its smallest diameter in the area of the inlet openings 9, so that the engine exhaust gases on their way to the afterburning chamber 3 initially converge and then have diverging flow and at the point of greatest constriction, d. H. in the Area of the inlet openings 9, create a suction effect. It should be noted that the engine exhaust in the center and in the axial direction of the cylinder 18.

Die die Luft von dem Gebläse 2 anliefernde Leitung 5 durchdringt den stumpfkegeligen Fortsatz 4 b des Außenzylinders 4 und mündet in den Außenringraum 27 ein, wobei dieser über die gesamte Länge der Nachbrennkammer 3 von dieser durch den Ringraum 25 getrennt ist. Die zwischen den Zylindern 4 und 11 angeordnete Leitwand 12 besteht vorzugsweise aus einem Draht 28 mit im wesentlichen kreisrunder Querschnittsform, wobei dessen Durchmesser im wesentlichen gleichgroß ist wie der Abstand zwischen der Zwischenwand Ha des Zwischenzylinders H und dem Außenzylinder 4. Dieser Draht ist einer Schraubenlinie mit konstanter Steigung folgend über die axiale Lösung zwischen dem Deckel 20 und der Kappe 19 angeordnet.The line 5 delivering the air from the fan 2 penetrates the frustoconical extension 4 b of the outer cylinder 4 and opens into the outer annular space 27, which is separated from the afterburning chamber 3 by the annular space 25 over the entire length of the afterburning chamber 3. The guide wall 12 arranged between the cylinders 4 and 11 preferably consists of a wire 28 with an essentially circular cross-sectional shape, the diameter of which is essentially the same as the distance between the intermediate wall Ha of the intermediate cylinder H and the outer cylinder 4. This wire is a helix arranged following constant slope over the axial solution between the cover 20 and the cap 19.

Die Gesamtheit der Nachbrennkammer 3 und der den Wärmeaustauscher 6 bildenden Zylinder 4 und H ist aus Metall gebildet und die verschiedenen Elemente sind vorzugsweise miteinander verschweißt.The entirety of the afterburning chamber 3 and the cylinders 4 and 4 forming the heat exchanger 6 H is formed from metal and the various elements are preferably welded together.

Das Ventilglied 16 zur öffnung der Leitung 17 in Richtung des Auspufftopfes beim Erreichen einer genügend großen Motorleistung ist strichpunktiert schematisch dargestellt.The valve member 16 for opening the line 17 in The direction of the muffler when a sufficiently high engine power is achieved is shown schematically in dash-dotted lines shown.

Die Arbeitsweise der Nachbrennkammer und des Wärmeaustauschers nach Fig. 2 ist folgende: Die Motorabgase gelangen über die Abgaseinführung 8 und den Trichter 22 in die Nachbrennkammer 3, wie mit dem Pfeil E angedeutet. Ist nun die Motorleistung kleiner als der vorgegebene Grenzwert, dann ist das Ventil 16 geschlossen und die über die Leitung 5 vom Gebläse 2 her angelieferte Luft durchströmt den Außenringraum 27 und tritt durch die Zusatzluft-Einlaßöffnungen 9, um siel, mit den Abgasen des Motors zu vermischen, so daß die schädlichen Rückstände ganz oder teilweise in der Nachbrennkammer verbrannt werden. Die vom Gebläse 2 angelieferte Luftmenge ist größer als die theoretisch zur Verbrennung der unerwünschten Rückstände gerade notwendige Menge, so daß nach der Nachverbrennung ein Überschuß an freiem Sauerstoff in der Größenordnung von 3 Volumprozent verbleibt, über die Durchlässe 23 verlassen die Abgase die Nachbrennkammer 3 und durchströmen den Ringraum 25 in Richtung des Pfeiles F, und sie erwärmen dabei über den Zwischenzylinder H die von dem Gebläse 2 angelieferte Luft. Dabei ist zu bemerken, daß die Luft in dem Außenringraum 27 in Längsrichtung entgegengesetzt der Strömung der Abgase im Ringraum 25 strömt.The mode of operation of the afterburning chamber and the heat exchanger according to FIG. 2 is as follows: The engine exhaust gases pass through the exhaust gas inlet 8 and the funnel 22 into the afterburning chamber 3, as indicated by the arrow E. If the engine output is now less than the specified limit value, then the valve 16 is closed and the air supplied via the line 5 from the fan 2 flows through the outer ring space 27 and passes through the additional air inlet openings 9 to allow the exhaust gases from the engine to flow in mix so that the harmful residues are completely or partially burned in the afterburning chamber. The amount of air delivered by the fan 2 is greater than the amount theoretically necessary to burn the undesired residues, so that after the post-combustion an excess of free oxygen of the order of magnitude of 3 percent by volume remains, the exhaust gases leave the post-combustion chamber 3 via the passages 23 and flow through it the annular space 25 in the direction of arrow F, and they heat the air supplied by the fan 2 via the intermediate cylinder H. It should be noted that the air in the outer annular space 27 flows in the longitudinal direction opposite to the flow of the exhaust gases in the annular space 25.

Beim Erreichen oder Überschreiten des vorgegebenen Grenzwerts durch die effektive Motorleistung öffnet das Ventilglied 16, und die vom Gebläse 2 angelieferte Luft gelangt, nachdem sie den Zwischenzylinder H abgekühlt und dabei den Abgasen Wärme entzogen hat, über die Leitung 17 in den Auspufftopf.When the specified limit value is reached or exceeded by the effective engine power opens the valve member 16, and the air supplied by the fan 2 passes after the intermediate cylinder H has cooled and thereby extracted heat from the exhaust gases, via line 17 into the muffler.

Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß der Wärmeaustausch zwischen den Abgasen und der Zusatzluft groß genug ist, um die Zusatzluft auf eine Temperatur bei ihrem Durchtritt durch die Einlaßöffnungen 9 im Bereich der Temperatur der Abgase zu bringen, also auf eine Temperatur, die etwa bei 900° C, jedenfalls aber über 600° C liegt.The device is designed so that the heat exchange between the exhaust gases and the additional air is large enough to the additional air to a temperature when it passes through the inlet openings 9 in the Bring the range of the temperature of the exhaust gases, so to a temperature around 900 ° C, at least but is above 600 ° C.

Die Reaktion bei der Verbrennung von Kohlenoxid ist eine Gleichgewichtsreaktion, die im Sinne einer Zunahme von CO₂ verschoben wird, wenn Sauerstoff im Überschuß vorhanden ist, was also für die Herabsetzung des Gehalts an Kohlenmonoxid günstig ist. Jedoch ist bezüglich der Zusatzluftmenge ein Kompromiß zu finden; denn eine zu große Zusatzluft-The reaction in the combustion of carbon oxide is an equilibrium reaction which is shifted in the sense of an increase in CO ₂ when there is an excess of oxygen, which is therefore favorable for reducing the carbon monoxide content. However, a compromise has to be found with regard to the amount of additional air; because too much additional air

menge kann zu einer schließlich schädlichen Temperaturherabsetzung führen. Aus diesen Gründen soll der Restsauerstoffgehalt der Abgase nach der Nachverbrennung etwa zwischen 1 und 8 Volumprozent liegen und vorzugsweise etwa 3 Volumprozent netragen. amount can ultimately lead to a detrimental drop in temperature to lead. For these reasons, the residual oxygen content of the exhaust gases after post-combustion should be between about 1 and 8 percent by volume and preferably about 3 percent by volume.

Sobald die Motorleistung den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, ist die Abkühlung der Nachbrennkammer und der Abgase durch die Zusatzluft besonders vorteilhaft, weil dadurch eine bessere Haltbarkeit der Werkstoffe und der Schweißverbindungen, gewährleistet ist und zudem Wärmespannungen verringert werden.As soon as the engine output exceeds the specified limit, the afterburning chamber cools down and the exhaust gases due to the additional air are particularly advantageous because it has a better shelf life the materials and the welded connections, is guaranteed and also reduces thermal stresses will.

Die Vorwärmung der Zusatzluft geschieht ausschließlich durch die Abgase der Nachverbrennung, und die Wirksamkeit des Wärmeaustausches ist so groß, daß die Zusatzluft bei ihrer Vermischung mit den Motorabgasen diese praktisch nicht abkühlt. Dadurch ergibt sich eine sehr gute NachverbrennungThe additional air is preheated exclusively by the exhaust gases from the post-combustion, and the effectiveness of the heat exchange is so great that the additional air when it is mixed with the engine exhaust this practically does not cool. This results in very good afterburning

ohne die Notwendigkeit einer Zündkerze in der Nachbrennkammer. without the need for a spark plug in the afterburner.

Die thermische Trägheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im übrigen minimal und erlaubt daher ein rasches Erreichen der Betriebstemperatur der Nachbrennkammer in der Warmlaufphase des Motors. The thermal inertia of the device according to the invention is otherwise minimal and therefore allows rapid reaching of the operating temperature of the afterburning chamber in the warm-up phase of the engine.

Die Abgase eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Verbrennungsmotors haben einen Gehalt an Kohlenmonoxid, der von einem Wert zwischen 0,5 und 4 Volumprozent vor der Nachverbrennung auf einen Wert zwischen 0 und 0,05 Volumprozent nach der Nachverbrennung übergeht. Die Konzentration an unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen, die ausweislich einer Absorptionsmessung mit Infrarotstrahlung vor der Nachverbrennung etwa zwischen 100 und 4000 ppm beträgt, fällt nach der Nachverbrennung auf einen Wert von weniger als etwa 15 ppm.Have the exhaust gases of an internal combustion engine equipped with a device according to the invention a carbon monoxide content of between 0.5 and 4 percent by volume before post-combustion passes to a value between 0 and 0.05 percent by volume after the afterburning. the Concentration of unburned hydrocarbons in the exhaust gases, as evidenced by an absorption measurement with infrared radiation before post-combustion is between 100 and 4000 ppm, falls to a value of less than about 15 ppm after post-combustion.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for the afterburning of combustible residues in the exhaust gases from Internal combustion engines, comprising a delimited by a jacket and connected to the exhaust pipe of the Afterburning chamber connected to the motor, means for supplying additional air to the afterburning chamber as well as a heat exchanger for preheating the additional air through the exhaust gases the afterburning chamber, the afterburning chamber and the heat exchanger being formed of three coaxially arranged cylinders, namely an inner cylinder that forms the jacket of the Forms afterburning chamber and into which the exhaust gas inlet opens in the middle and in the axial direction, also an intermediate cylinder which forms an annular space with the inner cylinder, and finally an outer cylinder which forms an outer ring space with the intermediate cylinder, wherein the Annular space at its end close to the exhaust gas introduction via provided in the inner cylinder Passages communicates with the afterburning chamber, is connected at its other end to an exhaust gas pipe and the Outer annular space separates from the afterburning chamber over its entire axial length, the outer annular space communicates on the one hand with a delivery line for the additional air and on the other hand with the exhaust gas introduction via additional air inlet openings in their area and furthermore with a frontal space between two perpendicular to the common axis of the three cylinders arranged covers is formed, of which the outer closes the outer cylinder at one end and the inner one closes off the intermediate cylinder and the inner cylinder through the following features:

a) the additional air inlet openings (9) lead from the end space of the outer ring space (27) from into the exhaust gas inlet (8) and the axial distance between the two covers (20, 26) is dimensioned just enough for the attachment of the inlet openings (9);

b) in the outer ring space (27) is a guide wall arranged following a helical line (12, 28) provided;

c) control means (13) responsive to the speed and / or the load on the engine (1) are provided that the entry of the additional air supplied by the fan (2) after this the intermediate wall (lla) of the intermediate cylinder (11) and the adjacent ones Components has cooled down in the afterburning chamber (3), if the speed and / or the power of the engine lie above a value that is characteristic of a certain operating state of the engine is.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control means (13) with the Control for dfe acceleration of the motor (1) are coupled.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the characteristic Power of the engine (1), above which the control means (13) interrupt the post-combustion, is between a quarter and two thirds of the maximum engine power.

4. Device according to one of claims 1 or 3, characterized in that in the afterburning chamber (3) a diffuser-like funnel (22) which extends the exhaust gas inlet (8) is arranged coaxially with this.

5. Device according to one of claims 1 to

4, characterized in that it is dimensioned for a heat absorption of the additional air that this is heated to at least 600 ° C.

6. Device according to one of claims 1 to

5, characterized in that the in the outer ring

(27) arranged guide wall (12) made of a wire

(28) is formed by a circular cross-section.