DE2909885A1

DE2909885A1 - Thermoreaktoren mit fremdzuendung

Info

Publication number: DE2909885A1
Application number: DE19792909885
Authority: DE
Inventors: Hans Karl Dr Leistritz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-03-14
Filing date: 1979-03-14
Publication date: 1980-09-25

Description

Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Verbesserung von nicht-kataltischen Nachverbrennungsanlagen, bei denen Fremdzündung eingesetzt wird. Diese Verbesserung besteht im Einsatz verbesserter Zündsysteme, wobei als Zündsystem der konstruktive Zusammenhang zwischen bestimmten Zündfeld-Positionen innerhalb geeigneter Brennkamnerkonstruktionen und innerhalb eines solchen Entladungsfeldes der Zuführung einer gröberen Zündenergie zu verstehen ist, welche die Zündtemperatur gegenüber einer konventionellen Zündanlage etwa verdoppelt. Insbesondere die Aufbereitung des Zündfunkens mittels sog. kapazitiver Stoßentladung, wie sie insbesondere gemäß deutschem Patent Nr.1902199 ausgearbeitet und in wirtschaftlicher Ausführung vorliegt, ist geeignet, vor allem bei mehrräumigen Brennkammern die Kaltstarteigenschaften und den kontinuierlichen Abbrand magerer Abgas/Zusatzluft-Gemische zu verbessern.
Der erste mit Fremdzündung arbeitende Thermoreaktor, der eine wesentliche Verbesserung der Abgaswerte brachte, war die Konstruktion von C.W.Morris gemäß US-Patent Nr.3037344. Die Nachbrennkammer besteht hierbei aus einem gro.svotum.igen Brennraum (Figur 2 Ziffer 34), dem durch eine am ganzen Jmfang befindliche iochgruppe ein Gemenge Abgas/Zusatzluft zuströmt und hierbei an einer Zündkerze normaler Bauart, die mittig hineinragt, gezün-et wirt. Die Abströmung geht mit einer Richtungsänderung um 90 in einen sicr. verengenden konischen Austrittsraum über. Die erste Umkehrströmungs-Nac..brennkammer gemäß österreichischem Patent Nr.248802 Anspruch 1 in Verbindung mit 23 sah die Zuführung eines Gemenges Abgas/Zusatzluft in einen; sog. Brenn/Luft-Raum bzwT -Rohr vor1 das auf eine Reflexionswand gerichtet ist, den Strom dort zur Umkehr um 1800 veranlaßt und in eine 3rer.nraum-Verlängerung überführt, welche das Brenn/Luft-Rohr, d.h. die erste liacnbrennkammer, mit gegenläufiger Strömungsrichtung umgibt und am Ende dieses Weges eine weitere Reflexionswand vorfindet (Anspruch 24).
Der technische Fortschritt dieser Konstruktion gegenüber Morris bestand in vier Konstruktionselementen: 1. In dem Gewinn an Verweilzeit für den Endausbrand, 2. In der Mischungsverbesserung durch die Wandumkehr um 1800, 3. In der Aufheizung des ersten Brennraumes durch den umgebenden mit Nachverbrennungswärme, und 4. in der Zusammenfassung dieser zweistufigen Brennraum-Konstruktion durch die sie umgebenden Reflexionswandungen zu einer Bau einheit ohne Wärmeabstrahlung. Außerdem entspricht diese Zwei-Stufen-Auslegung in ihrer Struktur den Beschickungsvoraussetzungen durch den Kolbenmotor, der in der Regel vergaserseitig ein zweistufiges Düsensystem enthält. Die Leerlaufdüsenbeschickung, in der Regel neben der Hauptdüse noch bis ca. 3000 U/min wirkend, bietet für die Kaltstartsituatonen ein fetteres Gemisch bei einer kleineren Gesamtgasmenge, welche in dem Nachbrennraum, der vom Brenn- und Mischrohr und dem querschnittsgrößeren Umkehrraum gebildet wird, ausreichenden Ausbrandraum vorfindet.
Die zunehmende Hauptdüsenbeschickung mit ihrer größeren Gasmenge findet ir Ausbrandraum zweiter Stufe einen ausreichend zu dimensionierenden Endausbrandraum vor. Das deutsche Patent Wir.2055001 fügte diesem Nachbrennersystem eine auf den Füllungsgrad der Brennkraftmaschine abgestellte zweistufige Zusatzluftbeschickung hinzu und ein flammenstoßartig in die Umkehrzone mündendes sog. Zündrohr. Die vorliegende Anmeldung setzt diese Entwicklung fort durch die Einfügung eines energiereicheren Entladungsstroms mit einer etwa verdoppelten Zündtemperatur (gegenüber konventioneilen Zündanlagen) und durch eine weitere konstruktive Ausarbeitung des für beide Brennraumstufen direkt wirksamen Zündfeldes.
Diese Zündfeldverbesserung ist im Anspruch 4 in Verbindung mit den Ansprüchen 2 und 3 definiert. Hinsichtlich des Sitzes des Zündelementes zeigte das US-Patent Nr.3347040 des Anmelders in Figur 1 (Ziffer 21j eine Konstruktion gemäß Anspruch 2 und das deutsche Patent Nr. 2055001 eine Konstruktion gemäß Anspruch 3. Die Zündfeldverbesserung besteht, wie die Figuren 1 und 2, die dieser Anmeldung beigefügt sind, zeigen, darin, daß die eine stärkere Zündenergie zuführende Elektrode (22) in einen lochartigen Wanddurchbruch der Zündrohre (Fig.1 : 15; Fig.2 : 21) etwa mittig hineinragt, sodaß der Funkensprung zum Lochrand hin stattfindet und hierdurch gleichzeitig ein Zündfeld für den das betreffende Zündrohr umgebenden größeren Brennkammerraum gebildet wird. Werden gemäß Anspruch 5 in der gleichen Schnittebene des Zündrohres weitere Locnungen angebracht, werden sich die Zündreaktionen in den umgebenden Brennraum (Figur 1 : 17; Figur 2 : 16) mit sternartigen Flammenspitzen ausbreiten. Die Ansprüche 6 und 7 ergänzen diese Konstruktion durch weitere thermisch sichernde Zusatzmaßnahmen.
In der Figur 1 zeigt der Pfeil 1 den Weg des unbehandelten Abgases, Pfeil 2 den Weg der Zusatzluft (+ Pfeil 20) und Pfeil 3 das nachverbrannte Gas.

Claims

Bezeichnung der Anmeldung : Thermoreaktoren mit Fremdzündung Patentansprüche Mit Mit Fremdzündung arbeitende Nachverbrennungseinrichtung von Brennkraftmaschinen, insbesondere solche mit parallel oder nacheinander geschalteten Brennkammerräumen, die an ein gemeinsames Zündfeld (4) angescnlossen sind, dadurch gekennzeichnet1 daß ein Zündsystem mit kapazitivem Energiespeicher oder sonstiger energiesteigernder Wirkung so verwendet wird, daß im Entladungsfeld eine höhere Zündenergie einschließlich wesentlich höherer Zündtemperaturen zur Verfügung steht, als sie beim Fremdziindungssystem des Ottomotors serienmässiger Normalausführungen üblich sind.
2. Nachverbrennungseinrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Zündfeld der primäre Brenn- oder Mischraum einer Umkehrströmungsbrennkammer verwendet wird, der ein Gemenge Abgas/Zusatzluft zuführt und, auf die Umkehrwandung eines sekundären Brennraums größeren Querschnitts gerichtet, zugleich für diesen als Zündrohr dient.
3. zu Nach Nachverbrennungseinrichtung gemäß einem -der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß als Zündrohr, in weichem der Funkensprung erfolgt, ein in der Regel mit dem primären Brenn- oder Mischraum etwa axial fluchendes Rohr dient, dessen Offnung zur Auslaßöffnung des primären Brenn-oder Mischrohres Abstand aufweist und entweder auf seiner abgewandten Seite geschlossen ist oder, falls die Konstruktion einer axial gelagerten sog.Zwillingsbrennkammer vorliegt7 auch zur anderen Brennkammer hin geöffnet ist.
4. Nachverbrennungseinrichtung gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß ein Zündrohr im Sinne des Anspruches 2 (Figur 1) bzw. ein Zündrohr im Sinne des Anspruches 3 (Figur 2) innerhalb eines lochartigen Wanddurchbruches die Zündenergie zuführende Elektrode aufweist und der Funkensprung zum Lochrand stattfindet, sodaß hierdurch gleichzeitig ein Zündfeld für den das Zündrohr umgebenden größeren Brennkammerraum gebildet wird.
5. Nachverbrennungseinrichtung gemaß vorigem Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß das Zündrohr (Figur 1 oder Figur 2)neben der Lochung, in welcher der Funkensprung erfolgt (4-) etwa in gleicher Ebene sonstige Lochungen aufweist.
6. Nachverbrennungseinrichtung gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Nachbrennraum oder die ineinandergreifende Abfo: ge mehrerer Nachbrennräume ( 15/1b/17 in Figur 1) im stromabwärtigen Be reich durch eine keramische Feinkanalwandung (8) von solchen Folgeräumei unterschieden ist, welche Wärmetauschwandung zu zulaufendem unbehandelte Abgas besitzen.
7. Nachverbrennungseinrichtung mit Fremdzündung nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Brennkammerräume in überwiegender Weise nach aul3en isoliert sind bzw. keramische Wandungen haben.
8. Nachverbrennungseinrichtung mit Fremdzündung nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß sie auch nach einer Primärverbrennung nach Dieselsystem angewendet wird, und zwar gleichgültig, ob nur für einen Teil der Betriebszustände (sog. Halbbrenner) oder in umfassenderer Weise (Vollbrenner).