DE2149506C3

DE2149506C3 - Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2149506C3
Application number: DE19712149506
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-10-05
Filing date: 1971-10-04
Publication date: 1976-07-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit in einem außengekühlten Auspufftopf koaxial ausgebildeten und über Leitungsstücke hintereinandergeschaiteten Ausdehnungskammern mit durchlässiger Wandung.

Eine solche aus der DT-AS 12 92 669 bekannte 5<> Abgasreinigungsvorrichtung hat eine Abgasreinigungszelle mit mehreren konzentrisch ineinander angeordneten Kammern mit durchlässigen Außenwänden, in denen eine adiabatische Expansion der Auspuffgase herbeigeführt werden soll, um so eine Temperaturabsenkung unter den Taupunkt zu erzielen. Durch diese Temperaturabsenkung wird der in den Auspuffgasen enthaltene Wasserdampf kondensiert, wodurch sich an den dadurch gebildeten Wassertröpfchen in den Auspuffgasen enthaltene Feststoffteilchen ablagern, die dann in einer die ersten Kammern umhüllenden weiteren Kammer, die z. B. mit Glaswolle gefüllt ist, abgelagert werden. Die bekannte Abgasreinigungszelle kann außen mit Rippen versehen sein, die eine Kühlung der Abgasreinigungszelle z. B. im Fahrtwind eines Fahrzeugs ermöglichen. Besonders bei hohen Umgebungstemperaturen hat sich eine solche Kühlung jedoch als nicht ausreichend erwiesen, um den Taupunkt durch adiabatische Volumenvergrößerung zu erreichen. Besonders bei einem Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung in warmen Ländern hat sich diese im Vergleich zu kühleren Ländern als nicht zufriedenstellend erwiesen.

Aus der US-PS 31 00 146 ist schließlich eine andere Abgasreinigungsvorrichtung bekannt, bei der die Abgase mit Hilfe eines elektrischen Filters gereinigt werden. Bevor die Abgase in die elektrische Abgasreinigungszelle gelangen, durchlaufen sie ein luftgekühltes Auspuffrohr, dem sich ein mit Wasser gespeister Wärmetauscher anschließt. Der Wärmetauscher ist dabei an den Wasserkreislauf einer herkömmlichen Wasserkühlanlage für ein Kraftfahrzeug angeschlossen. Da sowohl die Luft- als auch die Wasserkühlung dieser bekannten Abgasreinigungsvorrichtung wieder nur in Abhängigkeit von der Größe der Umgebungstemperatur arbeiten können, werden die zu reinigenden Abgase besonders bei hohen Umgebungstemperaturen nicht ausreichend stark abgekühlt, um eine Temperaturabsenkung unter den Taupunkt während einer adiabatischen Expansion zu erreichen, obwohl bei der zuletzt genannten bekannten Abgasreinigungsvorrichtung eine solche adiabatische Expansion gar nicht vorgeseher= ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Abgasreinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein sicheres und gleichbleibendes Arbeiten annähernd unabhängig von der Höhe der Umgebungstemperatur sicherstellt.

Bei einer Abgasreinigungsvorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Auspufftopf von einem Gehäuse umhüllt ist, das von einem im Verdampfer eines Kühlaggregats rückkühlbaren Kühlmittel durchströmt wird.

Durch die erfindungsgemäße Kühlung des Auspufftopfs mit Hilfe eines aktiven Kühlaggregats kann die Temperatur des Auspufftopfs unabhängig von der jeweils herrschenden Umgebungstemperatur annähernd beliebig erniedrigt werden, so daß auch bei sehr hohen Umgebungstemperaturen eine gleichbleibende und einwandfreie Reinigung der Abgase sichergestellt ist. Da auch das aktive Kühlaggregat 7. B. mechanisch unmittelbar von dem jeweiligen Verbrennungsmotor angetrieben werden kann, ist eine sehr einfache und keinen sehr großen Mehraufwand bedeutende Kühlung des Auspufftopfs möglich.

Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform der neuen Vorrichtung,

F i g, 2 einen Längsschnitt eines bei der neuen Vorrichtung verwendbaren Auspufftopfs und

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform der neuen Vorrichtung.

Die F i g. 1 und 2 zeigen ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem entsprechend Fig. 2 mit AC die Gesamtheit eines Auspufftopfs mit Abgasreiniger zum Reinigen der Abgase eines Kraftfahrzeugmotors durch adiabatische Ausdehnung bezeichnet ist. Der Auspufftopf hat zylindrische Form und ist entsprechend der Zeichnung waagerecht angeordnet. Am vorderen Ende des Zylinders ist eine Abgas-Vorbehandlungs- und Trennkammer 2 vorgesehen, in welche ein Abgas-Zuführrohr 1 mündet. Die in diese Trennkammer 2 eingeleiteten Abgase erfahren durch einen waagerechten Wirbel eine adiabatische Ausdehnung, so

daß die in den Abgasen mitgeführten vergleichsweise großen Teilchen giftiger Substanzen getrennt, angelagert, gesammelt und ausgetragen werden können.

Von der Trennkammer 2 mittel·, einer dichtend abschließenden Trennwand 3 getrennt schließt daran eine Anzahl axial und hintereinander angeordnete Auffangsammelkammern 4 an, welche jede einen eine Ausdehnungskammer 6 bildenden Zylinder 5 irüt durchlässiger Wandung sowie einen diesen umschließenden und eine mit der Kammer 6 etwa konzentrische Kondensationskammer 8 begrenzenden ahnlichen Zylinder 7 mit durchlässiger Wandung aufweist. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Kondensationskammern 8 mit der Ausdehnungskammer 6 der jeweils nächsten Auffangsammelkammer über ein Ansaugrohr 9 in Verbindung stehen. In der Zeichnung ist weiterhin zu erkennen, daß die erste Ausdehnungskammer 6 mittels eines Zuleitungsrohrs 10 an die Vorbehandlungs- und Trennkammer 2 angeschlossen ist.

Jede der Auffangsammelkammern 4 ist mit hitzebeständigem Filterstoff 11, beispielsweise Glaswolle oder korrosionsbeständiger Stahlwolle, gefüllt. Der Bodenteil jedes eine Ausdehnungskammer 6 umschließenden Zylinders 5 ist porenlos, so daß ein direktes Durchströmen der Abgase durch die Ansaugrohre 9 zur Austrittsseite öhin unmöglich ist.

Die Arbeitsweise des Abgasreinigers nach F i g. 2 ist prinzipiell bekannt, so daß sie hier nicht näher erläutert wird.

F i g. 1 zeigt ein erstes bevorzugtes Ausfünrungsbeispiel bei Anwendung eines Kraftfahrzeugkühlers mit einem von einem Kraftfahrzeugmotor betätigbaren Kältemittel-Verdichter C für beispielsweise Freon, einem Kältemittel-Verflüssiger 13, einem Flüssigkeits-Auffangbehälter 14 und mit einem Verdampfer 15. Der Kühlkreislauf dieses Kraftfahrzeugkühlers ist ähnlich dem einer Kältemaschine.

Die durch den Kühlvorgang im Verdampfer 15 abgekühlte Kaltluft wird über eine Leitung 16 in ein Gehäuse 17 eingeleitet, in welchem der Auspufftopf AC angeordnet ist, so daß der Auspufftopf AC mittels dieser Kaltluft wirkungsvoll kühlbar ist.

In diesem Fall kann zur Verstärkung der Kühlwirkung zusätzlich vorgesehen sein, daß die gekühlte Flüssigkeit des Kraftfahrzeugkühiers an den Auspufftopf AC herangeführt oder aber zum Erzielen der Kühlwirkung der Verdampfer 15 im Umgebungsbereich des Auspufftopfs ACangeordnet wird.

Es kann auch ein geschlossener Luftkreislauf vorgesehen sein, bei dem die zum Kühlen des Auspuffs AC so verwendete Luft mittels eines an der anderen Seite des Gehäuses 17 angeschlossenen Luftaustrittsrohrs 18 zum Kühler 19 des Verdampfers 15 zurückführbar ist. Weiterhin ist in F i g. 1 mit 20 ein Gebläse zum Erzeugen einer Kaltluftzirkulation und mit D eine Abgasleitung bezeichnet, mit der die Abgase aus dem Motor £zum Auspuff ACgeleitet werden.

Es ist auch möglich, einen Kraftfahrzeugkühler mit großer Leistung vorzusehen und einen Teil der darin gekühlten Luft zu verwenden, oder aber einen Küiiier ausschließlich zu diesem Zweck vorzusehen.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein herkömmlicher Kühlkreislauf verwendet wird, welcher sich einerseits dadurch auszeichnet, daß vorhandene Einrichtungen verwendbar sind, andererseits aber den Nachteil hat, daß wie in anderen herkömmlichen Kühlsystemen ein Verdichter zum Verdichten des Kältemittels und zu dessen Betrieb Leistung erforderlich ist, die der Batterie oder einer anderen elektrischen Stromquelle des Kraftfahrzeugs entnommen werden muß, und daß der Kühler selbst ziemlich teuer ist

Zur Oberwindung dieser Schwierigkeiten ist bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein neuartiges Kühlaggregat vorgesehen, in dessen Absorptionskältemaschine afc» Kältemittel ein Gasgemisch aus Ammoniak und Wasserstoff oder eine wäßrige Lösung von Lithiumbromid verwendet und mittels der Abwärme der aus dem Kraftfahrzeugmotor ausgestoßenen Abgase erwärm- und verdampfbar ist. Aul diese Weise wird ein äußerst wirtschaftlicher Kühlreislauf erreicht.

Dieses neuartige Kühlaggregat sei nun an Hand der F i g. 3 näher beschrieben. Eine Absorptionskältemaschine entsprecht·nd diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist eine Heizvorrichtung 22 zum Erwärmen des flüssigen Kältemittels, ein an die Heizvorrichtung angeschlossenes, aufrechtstehendes Rohr 23, eine Trenneinrichtung 24 zum Trennen des gasförmigen Kältemittels vom Wasser, einen Koagulalor 25, eine Kühlkammer 26 mit einem darin eingeschlossenen Verdampfer 27, einen Flüssigkeits-Auffangbehälter 28, einen Absorber 29 und eine nicht gezeigte Wasserstoff-Umlaufleitung auf. Die Umlaufrichtung des Kühlkreislaufs dieser Absorptionskältemaschine ist in den Figuren durch Pfeile angegeben.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Heizvorrichtung 22 der als Klimatisierungsanlage für Kraftfahrzeuge vorgesehenen Absorptionskältemaschine in einer Heizkammer H untergebracht, welche in einem zum Abführen der im Kraftfahrzeugmotor erzeugten Abgase bestimmten Abgasleitung Dangeordnet ist. Somit ist zur wirkungsvollen Erwärmung der Heizvorrichtung 22 und zum Verdampfen des Kältemittels die Abwärme der Abgase verwendbar. Eine derartige Kältemaschine benötigt daher weder einen Verdichter zum Verdichten des Kältemittels noch zu dessen Betrieb eine Kraftquelle wie bei einem herkömmlichen Kraftfahrzeugkühler, so daß dafür keine Leistung des Kraftfahrzeugs geopfert werden muß. Vielmehr ist durch die Nutzbarmachung der Abgaswärme ein äußerst wirtschaftlicher Betrieb einer derartigen Kältemaschine gewährleistet. Da zudem bei laufendem Kraftfahrzeugmotor unabhlässig Abgase ausgestoßen werden, ist die Heizvorrichtung zum Erwärmen des Kältemittels in der Absorptionskältemaschine kontinuierlich und wirkungsvoll erwärmbar, so daß durch diesen kontinuierlichen Kühlkreislauf die Luft im Innern des Kraftfahrzeugs nicht nur während der Fahrt, sondern auch im Stillstand des Fahrzeugs kühlbar ist.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist also ein Kühlsystem in Verbindung mit einer Absorptionskältemaschine vorgesehen, wobei im Verdampfer erzeugte Kaltluft oder Kaltwasser zum wirkungsvollen Kühlen des Auspufftopfs diesem entweder direkt oder indirekt zuführbar ist, so daß durch Verringern der im Auspuff herrschenden Temperatur die Wirksamkeit der adiabatischen Ausdehnung der Abgase selbst im Sommer bei hohen Umgebungstemperaturen verbessert und daher unabhängig von der Umgebungsluft eine wirksame Abgasreinigung erzielt wird.

Dazu ist der Auspuff AC zum Reinigen von Abgasen durch adiabatische Ausdehnung in einem Gehäuse 32 untergebracht, das über eine Kaltluft-Zuleitung 31 an die Druckseite eines Kühlraums 26 angeschlossen ist, in dem der Verdampfer 27 der Absorptionskältemaschine

angeordnet ist. Ein Auslaßrohr 33 des Gehäuses 32 ist entweder ins Freie oder in einen Raum des Kraftfahrzeugs geführt oder aber mittels einer Rücklauf-' leitung 34 mit dem Kühlraum 26 verbunden.

Kaltluft wird aus dem Kühlraum 26 mittels eines Ventilators 35 oder einer beliebigen anderen Vorrichtung über die Leitung 31 in das Gehäuse 32 zum Kühlen des Auspuffs ACgedrückt.
Obgleich im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels der Verdampfers 27 Luft gekühlt wird und Kaltluft mil dem Auspuff ACin Berührung gebracht oder in dieser hineingeleitel wird, kann zum Kühlen des Auspuffs AC mittels des Verdampfers 27 auch Wasser gekühlt unc mit diesem die Umhüllung des Auspuffs umspült werden. Es kann auch die gewünschte Kühlung des Abgas reinigers mittels des abgehenden Wassers des Kraft fahrzeug-Luftkühlers durchgeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit in einem außengekühlten Auspuftopf koaxial ausgebildeten und über Leitungsstücke hintereinandergeschalteten Ausdehnungskammern mit durchlässiger Wandung, dadurch gekennzeichnet, daß der Auspufftopf (AC) von einem Gehäuse (17 bzw. 32) umhüllt ist, das von einem im Verdampfer (15 bzw. 27) eines Kühlaggregats rückkühlbaren Kühlmittel durchströmt wird (F i g. 1 bzw. 3).

2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dar Kühlaggregat hintereinander einen vom Motor angetriebenen Verdichter (C), einen Verflüssiger (13), einen Auffangbehälter (14) und einen Verdampfer (15) für ein Kältemittel aufweist.

3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlaggregat als Absorptionskältemaschine ausgebildet ist, die eine in die Abgasleitung (D) zwischengeschaltete Heizkammer (H) mit Heizvorrichtung (22) sowie eine mit dieser über ein aufrecht stehendes Rohr (23) verbundene Trenneinrichtung (24), einen Koagulator (25), einen Verdampfer (27), einen Auffangbehälter (28) und einen Absorber (29) für ein Kältemittel enthält.

4. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Ausdehnungskammern (6) im Auspufftopf (AC) mit radialem Abstand angeordnet und mit radialem Abstand je eine Innenkammer mit durchlässiger Wandung umhüllen, an die die Austrittsleitung (9. 10) der vorgeschalteten Ausdehnungskammer angeschlossen ist, ferner daß die Kammern zylindrisch ausgebildet sind und daß eine Eintritts-Ausdehnungskammer (2) ohne Innen- und Außenkammer vorgesehen ist.