• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989008185A1
    申请号:PCT/EP1989/000168
    申请日:1989-02-24
    公开日:1989-09-08
    发明作者:Markou Miltiathis；Konstantin N. Pattas
    申请人:Creative Combustion Ltd.；
    IPC主号:F02M27-00
    专利说明:
    [0001] Einrichtung zur Reinigung der Abgase einer Brennkraft¬ maschine im Betrieb
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung der Abgase einer Brennkraftmaschine im Betrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (US-A-4,341,184).
    [0003] Es ist bekannt, daß eine Ceriu legierung, welche im Betrieb einer Brennkraftmaschine in deren Brennräu¬ men eingebracht ist, den Schad toffausstoß insbeson¬ dere von HC-, C0- und NOχ-Verbindungen sowie den Kraftstoffverbrauch vermindert und die spezifische Leistung steigert. Wird die Ceriumlegierung in Verbindung mit Wasser in den Brennraum eingegeben, so spaltet sich das Wasser katalytisch in Sauerstoff und Wasserstoff auf. Das permanente Vorhandensein dieser beiden Elemente ermöglicht es, das Luftverhält¬ nis bei der Verbrennung ständig nahe am La bda-Punkt zu halten, wodurch die genannten positiven Effekte erzielt werden.
    [0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszu¬ bilden, daß im Betrieb der Brennkraftmaschine ständig Teilchen einer verfügbaren und zum Zwecke der Abgas¬ reinigung besonders wirksamen Legierung in einem heißen, oxidierenden Gasstrom in den Brennraum in einfacher Weise eingebracht werden kann.
    [0005] Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 und alternativ des Anspruchs 2 vorgesehen.
    [0006] Die US-A-4,341,184 schreibt für den Legierungskörper lediglich vor, daß er Cer oder Germanium enthalten oder gänzlich daraus bestehen soll. - 2 -
    [0007] Demgegenüber ist die erfindungsgemäß verwendete Legierung als sogenanntes 'Mischmetall" im Handel erhältlich und damit verfügbar. Diese Legierung hat sich als besonders effektiv in ihrer Wirksamkeit bei der Abgasreinigung erwiesen.
    [0008] Während bei der US-A-4,341,184 ausschließlich Wasser¬ dampf als heißes, oxidierendes Gas verwendet wird, haben die Erfinder erkann' , daß entweder heiße, befeuchtete Luft oder das Abgas der Maschine genügt. Dies macht das Mitführen bzw. häufige Nachtanken größerer Wassermengen und das Vorsehen eines platzauf¬ wendigen Wassertankes entbehrlich. Zum Befeuchten der Umgebungsluft wird eine oxidierende Flüssigkeit, z.B. Wasser, Alkohol, Essig, Methanol oder ein Gemisch der drei letztgenannten Flüssigkeiten mit Wasser, verwendet.
    [0009] Die US-A-3,717,129 lehrt,daß ein Gemisch aus Wasser und Kraftstoff im Wärmeaustausch mit Abgas beheizt und über ein Katalysatorbett enthaltend Cer geleitet und anschließend in den Brennraum eingeführt werden soll. Im Gegensatz dazu ist bei der Erfindung ein Kontakt des heißen Gasgemisches und des katalytischen Elementes mit Kraftstoff vermieden.
    [0010] Bei einer einfachen Ausführung der Erfindung kommuni¬ ziert die Leitung mit dem Abgaskanal der Brennkraftma¬ schine, so daß das Abgas der Brennkraftmaschine vom Überdruck in dem Abgaskanal durch das katalyti- sche Element getrieben wird. Das im heißen Abgas der Brennkraftmaschine enthaltene Wasser und der ebenfalls darin enthaltene Restsauerstoff reichen zum Erzielen der oben beschriebenen Wirkung insbesonde¬ re dann aus, wenn die Umgebungsluft feucht ist. Eine im Sinne der Erfindung verbesserte Wirkung erzielt man jedoch bei einer Ausführung, bei der die Leitung mit der Umgebungsluft und einem Wasserre¬ servoir zu deren Befeuchtung kommuniziert und beheizt ist. Hierbei liefert die als Gas verwendete, "künst¬ lich" beheizte und befeuchtete Luft stets ausreichend Sauerstoff zur Erzielung der gewünschten Wirkung.
    [0011] In beiden Ausführungsfällen passiert das heiße, feuchte Gas ä-ιs kataiy-.ische Element enthaltend den Legierungskörper, um von diesem Partikelchen zu lösen und in den Brennraum mitzunehmen.
    [0012] Die künstliche Beheizung der Umgebungsluft kann dadurch bewirkt werden, daß die Leitung mit mindestens einer Schleife durch den Abgaskanal geführt wird. Die aus dem Brennraum ausgeschobenen heißen Auspuffgase erwärmen dabei die Umgebungsluft in der Leitung auf die gewünschte Temperatur, ohne daß ein eigenes Heizelement hierzu vorgesehen zu werden braucht.
    [0013] Günstig ist auch eine Beheizung im Wärmeaustausch mit einem am Kühlwasseraustritt liegenden Leitungsab¬ schnitt des Kühlwasserkreislaufs der Maschine, weil hier gerade eine Beheizung auf die hinsichtlich der katalytischen Wirkung besonders günstige Temperatur zwischen 80°C und 100°C erzielbar ist.
    [0014] Die Umgebungsluft kann durch Saugwirkung oder unter Ausnutzung eines eigenen oder eines ohnehin vorhandenen Druckluftsystems (Druckluf bremsanlage, Kompressor etc.) unter Überdruck in die Ansaugleitung eingebracht werden. Wenn keine Drosseleinrichtung im Ansaugkanal vorhanden ist, wird ein Unterdruck zum Erzeugen einer Saugwirkung durch die dann vorgesehene Luftdüse für die Verbren¬ nungsluft im Ansaugkanal bereitgestellt.
    [0015] Die Einrichtung ist sowohl bei Otto-Motoren als auch bei Dieselmotoren einsetzbar.
    [0016] Die Erfindung ist im folgenden anhand sche atischer Zeichnungen mit weiteren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    [0017] Fig. 1 ein Schema einer ersten Ausführung einer Einrichtung nach der Erfindung, bei der heißes Gas aus der Abgasleitung abgezweigt wird;
    [0018] Fig. 2 ein Schema einer zweiten Ausführung der Erfindung, bei der künstlich befeuchtete und beheizte Umgebungsluft verwendet wird;
    [0019] Fig. 3 eine Variante zur Befeuchtung der Umgebungsluft bei der Einrichtung nach Fig. 2;
    [0020] Fig. 4, 5 und 6 Varianten bei der Einführung des heißen Gases in den Ansaugkanal.
    [0021] Fig. 7 eine Abwandlung der Ausführung nach Fig. 2 und
    [0022] Fig. 8 ein Schaltschema unter Verwendung der Ausführung nach Fig. 2.
    [0023] In den Figuren sind für gleiche oder funktionsgleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.
    [0024] Ein Otto- oder Dieselmotor 1 weist einen Abgaskanal 2 mit anschließendem Auspuffrohr 3 und einen Ansaugka¬ nal 4 mit Ansaugluftfilter 5 auf. Bei der Ausführung nach Fig. 1 mündet ein Saugrohr 6 einer Leitung 10 in das Auspuffrohr 3 zur Entnahme von Abgas. Die Leitung 10 mündet mit ihrem anderen Ende über die Düse 11 in den Ansaugkanal 4. In die Leitung 10 ist ein katalytisches Element 7 in Form eines Gehäuses eingeschaltet, welches einen Drahtfilter 8 und dahinter eine Federspirale 9 aus einer Cerium enthaltenden Legierung seltener Erden enthält. Die Legierung ist im Handel als sog. Mischmetall erhältlich, das beispielsweise wie folgt zusammengesetzt sein kann:
    [0025] Gesamtgehalt an seltenen Erden....min. 99,0%
    [0026] Fe max. 0,5%
    [0027] Si max. 0,4%
    [0028] Mg max. 0,3%
    [0029] AI max. 0,2%
    [0030] 100% seltene Erden enthalten darin:
    [0031] Ce etwa 50%
    [0032] La 20,0-26,0%
    [0033] Nd 15,0-19,0%
    [0034] Pr 5,0- 6,0% andere seltene Erden 2,0- 5,0%
    [0035] Die Spirale aus der Ceriumlegierung hat eine Masse von etwa 60 g, die für 100 000 km Fahrstrecke aus¬ reicht.
    [0036] Im Betrieb wird durch den Überdruck im Auspuffrohr ein Teil des Auspuffgases über das Saugrohr 6 und das katalytische Element 7 durch die Leitung 10 in den Ansaugkanal 4 getrieben. Dabei passiert das heiße Auspuffgas die Spirale 9 aus der Ceriumlegie- rung, wobei das Wasser und der Restsauerstoff im Auspuffgas die Ceriumlegierung oxidieren und Partikel davon in den Brennraum des Motors mitnehmen.
    [0037] Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 hauptsächlich dadurch, daß anstatt Auspuffgas Umgebungsluft verwendet wird, dia über in Luftfilter 18 gefiltert wird und in einen Befeuchtungsraum 17 weitergeleitet wird, der über einen Docht 20 mit einem Reservoir 19 für mit einem Antifrostmittel versetztes Wasser
    [0038] 21 in Verbindung steht, über eine durch das Auspuffrohr
    [0039] 3 verlegte Leitungsschleife 14, 15, 16 wird die so befeuchtete Luft geheizt und dann wie anhand der Fig. 1 beschrieben durch das katalytische Element 7 enthaltend die Spirale 9 aus ceriumlegierung über die Leitung 10 in den Ansaugkanal 4 geführt. In diesem ist zusätzlich eine Drosseleinrichtung 12 in Strömungsrichtung vor der Einführung der Leitung 10 in den Ansaugkanal 4 angedeutet.
    [0040] Eine Alternative für die Befeuchtungseinrichtung ist in Fig. 3 gezeigt. Dabei wird die Luft anstatt über einen Docht dadurch befeuchtet, daß ein Tauchrohr 20' für die Zusatzluft in das Gehäuse 19 bis zu einer Stelle unterhalb des Wasserspiegels einge¬ führt wird, so daß die Luft in Form von Blasen wieder aufsteigt und über ein Rohr 17* aus dem Raum oberhalb des Wasserspiegels befeuchtet wieder abgeführt wird.
    [0041] Bei den Ausführungen nach den Fig. 2 und 3 wird die Zusatzluft durch den Unterdruck im Ansaugkanal
    [0042] 4 gefördert. Sie kann aber auch als Druckluft in den Filter 18 eingespeist werden, wobei die Umgebungs¬ luft durch eine Druckquelle, wie einen Kompressor der dgl. unter Druck gesetzt wird. Dies gilt auch für die Abwandlungen nach den Fig. 4 bis 7.
    [0043] Die Ausführung nach Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch, daß der Drosselein¬ richtung 12 eine Gemischaufbereitungsanlage 13 nachgeschaltet ist, die jedoch in Strδmungsrichtung vor d_r Einführung der Leitung 10 in den Ansaugkanal
    [0044] 4 liegt.
    [0045] Bei den Ausführungen nach den Fig. 5 und 6 ist anstatt einer Drosseleinrichtung eine Düse 22 zur Erzeugung eines Unterdrucks der Ansaugluft in Strö¬ mungsrichtung vor (Fig. 5) oder hinter dem Luftfilter
    [0046] 5 (Fig. 6) angeordnet. Die Leitung 10 mündet in beiden Fällen an der Stelle der Düse 22, wo die Luftgeschwindigkeit am größten und damit der Druck am kleinsten ist.
    [0047] Der Wasserbehälter 19 kann beispielsweise eine Kapazität von etwa 4 Litern Wasser haben, die im Falle der Luftbefeuchtung mit Docht 20 gemäß Fig. 2 für etwa 10.000 km Fahrstrecke und im Falle der Fig. 3 für etwa 5.000 km Fahrstrecke ausreichen kann.
    [0048] Die Einrichtung arbeitet auch dann noch, wenn kein Wasser mehr in dem Reservoir 19 vorhanden ist, allerdings mit verringertem Wirkungsgrad, der mit abnehmender Luftfeuchtigkeit schlechter wird. Die Ausführung nach Fig. 7 unterscheidet sich in zweierlei Hinsicht von derjenigen nach Fig. 2. Hauptunterschied ist, daß die Leitungsschleife 14,15,16 der Leitung 10 durch ein aufgeheiztes Kühlmittel oder Schmiermittel führenden Schlauch 22 anstatt durch das Auspuffrohr 3 (Fig. 2) verlegt ist. Handelt es sich um einen Kühlwasser der Maschine führenden Schlauch 22, so ist dieser gemäß dem Schema nach Fig. 8 im Kühlkreislauf der Maschine angeordnet.
    [0049] In Fig. 8 sind mit 23 ein Thermostat, mit 24 ein Kühler und mit 25 eine Kühlwasserpumpe bezeichnet. Der Schlauch 22 führt aus der Maschine kommendes warmes Kühlwasser, so daß die Leitungsschleife 14,15,16 entsprechend aufgeheizt wird. Alternativ könnte die Leitungsschleife auch in ähnlicher Weise in einem Schmierölkreislauf angeordnet sein.
    [0050] Versuche haben gezeigt, daß die besten Ergebnisse, d.h. die größte Abtragung durch Oxidieren des Elements 7 zwischen 80°C und 100βC der befeuchteten heißen Luft erzielt werden. Da die Kühlwasseraustrittstempe¬ ratur aus der Maschine bei 85βC liegt, entspricht diese Art der Beheizung der befeuchteten Luft den Zwecken der Erfindung in idealer Weise.
    [0051] Ein weiterer Unterschied der Ausführung nach Fig. 7 gegenüber derjenigen nach Fig. 2 liegt darin, daß der Raum 17" über dem Wasserspiegel 21' des Reservoirs 19 mit dem Befeuchtungsraum 17 verbunden ist, so daß insgesamt ein größerer Befeuchtungsraum gebildet ist. Die vom Luftfilter 18 kommende Luftlei¬ tung 18' mündet direkt in den Raum 17". Anstatt Wasser kann auch eine andere oxidierende Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch eingesetzt werden. Beispielsweise können eine Säure, Essig oder Alkohol allein oder mit Wasser vermischt einge¬ setzt werden. Für die Praxis ist ein Gemisch aus 96 Wasserteilen und 4 Methanol-Anteilen oder ein Gemisch aus 90 Wasserteilen und 10 Alkoholteilen geeignet.
    权利要求:
    Claims-o-Ansprüche
    1. Einrichtung zur Reinigung der Abgase einer Brenn¬ kraftmaschine im Betrieb, wobei eine von der KraftstoffVersorgung gesonderte Leitung (10) für heißes Gas in den Ansaugkanal (4) für die Verbrennungsluft mündet und ein von dem Gas durchströmtes katalytisches Element (7) enthaltend seltene Erden, insbesondere Cerium, in der Leitung (10) vorgesehen ist, dadurch g e k e n n z e i c h ¬ n e t, daß (a) das katalytische Element (7) einen Legierungskörper (9) aus Mischmetall aufweist, und (b) das heiße Gas befeuchtete Luft ist.
    2. Einrichtung zur Reinigung der Abgase einer Brenn¬ kraftmaschine im Betrieb, wobei eine von der Kraftstoff ersorgung gesonderte Leitung (10) für heißes Gas in den Ansaugkanal (4) für die Verbrennungsluft mündet und ein von dem Gas durchströmtes katalytisches Element (7) enthaltend seltene Erden, insbesondere Cerium, in der Leitung (10) vorgesehen ist, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß (a) das katalytische Element (7) einen Legierungskörper (9) aus Mischmetall aufweist, und (b) das heiße Gas Abgas der Brenn¬ kraftmaschine ist.
    3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Leitung (10) mit dem Abgaskanal (2) der Brennkraftmaschine (1) kommuni¬ ziert, so daß das Abgas vom Überdruck in dem Abgaskanal (2) durch das katalytische Element
    (7) getrieben wird.
    4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Leitung (10) mit der Umgebungsluft und einem Wasserreservoir (19) zu deren Befeuchtung kommuniziert und beheizt ist.
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Leitung (10) zur Beheizung mit mindestens einer Schleife (14,15,16) durch den Abgaskanal (2) geführt ist.
    6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die Leitung (10) zur Beheizung mit mindestens einer Schleife (14,15,16) durch einen Leitungsabschnitt (22) geführt ist, welcher erhitzte Kühl- oder Schmierflüssigkeit der Brenn¬ kraf maschine (1) führt.
    7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die angesaugte Verbrennungsluft mit einer Drosseleinrichtung (12) im Ansaugkanal (4) gedrosselt wird, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t, daß die befeuchtete heiße Luft durch den Unterdruck im Ansaugkanal (4) getrieben ist. -IX-
    8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Verbrennungsluft über eine Düse (22) in den Ansaugkanal (4) eingebracht wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die befeuchtete heiße Luft durch den Unterdruck in der Düse (22) getrieben ist.
    9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch g e k e n n z e c h n e -., daß die Umgebungsluft vor dem Befeuchten komprimiert und von dem so erzeugten Überdruck getrieben wird.
    10.Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein in das Wasserreservoir eintauchender und über den Wasserspiegel des Wasserreservoirs (19,19') hinausragender Docht (20} Wasser, eine andere oxidierende Flüssigkeit oder ein Gemisch derselben mit Wasser an die vorbeistreifende Luft abgibt.
    11.Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch e k e n n¬ z e i c h n e t, daß über dem Wasserspiegel des Wasserreservoirs (19') ein Befeuchtungsraum (17") angeordnet ist, in welchem ein Luftzuführ¬ abschnitt (24) der Leitung (10) mündet.
    12.Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die heiße Luft in das Wasserreservoir (19) unterhalb des Wasserspiegels eingeführt ist und an einer Stelle oberhalb des Wasserspiegels abgezogen wird.
    13.Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das katalytische Element (7) ein dem als Drahtspirale ausgebildeten Legierungskörper (9) vorgeschaltetes Metallfilter (8) enthält.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    ES2337957T3|2010-04-30|Aparato de purificacion de gas de escape para motor de combustion interna.
    EP1552119B1|2007-11-07|Reduzieren von stickoxiden unter verwendung von aus motorkraftstoff und abgas erzeugtem wasserstoff
    US3983882A|1976-10-05|Method and apparatus for hydrogen fueled internal combustion engines
    US4003356A|1977-01-18|Vaporized fuel system for internal combustion engines
    CN100447385C|2008-12-31|大型增压内燃发动机
    US7581386B2|2009-09-01|Motor vehicle provided with a diesel propulsion engine
    KR0139490B1|1998-07-01|배기가스 정화시스템
    DK170218B1|1995-06-26|Stor trykladet dieselmotor
    FI114562B|2004-11-15|Järjestely ja menetelmä dieselmoottorin yhteydessä
    US6158975A|2000-12-12|Fuel pump module
    US6511052B1|2003-01-28|Humidifying gas induction or supply system
    KR101350421B1|2014-01-14|터보챠저를 이용하여 방출물 제거 장치로 공기를 공급하는방법 및 장치
    US6843966B1|2005-01-18|Apparatus for post-treating exhaust gases of an internal combustion engine
    US5368001A|1994-11-29|Fuel handling system
    CN100523474C|2009-08-05|低燃料消耗、低污染的燃烧系统
    US3116596A|1964-01-07|Flywheel air pump
    EP0412076A1|1991-02-06|Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader
    KR100864328B1|2008-10-17|연소엔진 배기가스의 정화방법 및 정화장치
    JP3945335B2|2007-07-18|内燃機関の排気浄化装置
    US6505610B2|2003-01-14|Engine intake system having a hydrocarbon collection pit
    FI112272B|2003-11-14|Menetelmä höyryn syöttämiseksi polttomoottorin imuilmaan ja laite sitä varten
    DE60125204T2|2007-11-15|Verfahren und vorrichtung zur behandlung eines gasstroms
    KR100207764B1|1999-07-15|연료 증기 방출의 처리
    US20070137590A1|2007-06-21|Internal combustion engine/water source system
    US5753188A|1998-05-19|Apparatus for purifying the exhaust gas of diesel engines
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3806220C1|1989-09-07|
    US4991395A|1991-02-12|
    EP0329828A1|1989-08-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-09-08| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU BR DK FI JP KR NO |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]