DE3015483C2 - Rußbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennunsmotor - Google Patents

Rußbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennunsmotor

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Description

Die Erfindung be/ieht sich auf eine Rußbehandlungsvorrichtung der π: Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Bei einer solchen, aus der CH-PS 5 94 130 bekannten Rußbehandlungsvorrichtung werden aus dem Abgas in dem Rußsammler abgeschiedene feste und flüssige Bestandteile, wobei die flüssigen Bestandteile im wesentlichen aus kondensiertem Wasser gebildet sind, dem Ansaugsystem des Verbrennungsmotors zugeführt, um in diesem zusammen mit dem zugeführfen Kraftstoff verbrannt zu werden.
Aus der DE-PS 7 49 608 ist ein Schalldämpfer mit Funkenfänger für einen Verbrennungsmotor bekannt, der einen Rußsammler aufweist, aus dem der angesammelte Ruß entweder durch einen Ausstoßhahn während des Betriebes des Verbrennungsmotors abgeblasen oder während Betriebspausen durch leicht zugängliche Reinigur.gsöffnungen entfernt wird. Der Rußsammler hat die Form eines Zylinders, in dem Schaufelu angeordnet sind, um die zu reinigenden Abgase in Drehung zu versetzen, so daß der Zylinder wie ein Zyklonabscheider wirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Rußbehandlungsvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art die Förderung des Rußes vom Rußsammler in das Kraftstoffzuführsystem betriebssicherer zu machen, insbesondere unabhängig davon, ob und wieviel Kondensat im Rußsammler anfällt.
Bei einer Rußbehandlungsvorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des .Anspruchs ! angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Rußbehandlungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der gesammelte Ruß zuerst mit einem Teil des Motoröls gemischt wird, das zuvor zur Schmierung des Dieselmotors verwendet wurde. Dieses Motoröl wird z. B. der Ölwanne des Dieselmotors entnom aen und dem Rußsammler zugeführt, wo es in die Abgase hineingesprüht wird, um den in ihnen enthaltenen und in dem Rußsammler gesammelten Ruß mit dem Öl zu vermischen. Das den Ruß enthaltende Öl wird dann über einen Mischungsförderstrang und eine ölförderpumpe der den Dieselmotor speisenden Kraftstoffleitung zugeführt, um mit dem Kraftstoff gemischt zu werden. Der dieses Motoröl dann enthaltende Kraftstoff wird in üblicher Weise in die Brennkammern des Dieselmotors eingespritzt, um in ihm verbrannt zu werden. Mil Hilfe des Motoröls, von dem ein gewisser Teil vorzugsweise ständig sich im Rußsammler befindet, um in das Abgas hineirabsprüht zu werden, findet nicht nur eine vollständige Entfernung des Rußes aus dem Abgas, sondern auch eine Mischung des Rußes mit dem Motoröl statt, so daß in bestimmten Intervallen. z. B. nach einer Fahrleistung von 100 km, das im Rußsammler vorhandene Motoröl abgeleitet wird und durch neues Motoröl aus der Ölwanne des Dieselmotors ersetzt wird. Das aus dem Rußsammler abgeleitete und den Ruß enthaltende Motoröl wird dann in den dem Dieselmotor zugeführten Kraftstoff eingemischt, um mit diesem zusammen in dem Dieselmotor verbrannt zu werden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, mit denen auch die Abscheidung des Rußes aus dem Abgas im Rußsammler verbessert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert Im einzelnen zeigt
F i g. 1 einen Aufriß eines ersten Ausführungshcispiels der Erfindung.
Fig. 2 einen Schnitt eines RuBsammlers der erfindungsgemäßen Rußbehandlungsvorrichtung.
Fig, 3a einen Schnitt längs der Linie HI-I Il in Fig. 2, Fig.3b einen Schnitt ähnlich Fig.3a, aber eines anderen Aüsführungsbeispiels des Rußsammlers,
F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 2, Fig.5 einen Schnitt eines Zerstäubers der erfindungsgemäßen Rußbehandlungsvorrichtung,
Fig.6 einen Schnitt einer automatischen Frischöl-Zuführungseinrichtung der erfindungsgemäßen Rußbehandlungsvorrichtung und
Kig. 7 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Rußbehandlungsvorrichtung.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist. weist ein Dieselmotor 1 einen Auspuffkrümmer 2 auf. an welchem über ein vorderes Rohr 3 ein Katalysator 4 angeschlossen ist, dessen stromabwärts gelegenes Ende mit einem Rußsammler 5 verbunden ist.
Wie in den F i g. 2 bis 5 gezeigt ist, umfaßt der Rußsammler 5 einen Zyklon 6, der Abgase aufnimmt, die dort durch seinen unteren Außenumfang hineinströmen, Drahtnetze 7, die zwischen perforierten Platten Ta und 7ώ in Form von Doppelzylindern stehen, und eine Prallplatte 8. Das Abgas, das in den Zyklon 6 eintritt, strömt durch die Drahtnetze 7 in eine Kammer, in welcher die Prallplatte 8 liegt, und strömt aus dem Sammler 5 heraus. Der Zyklon umfaßt einen Einlaß 9 für das Abgas, welcher mit einem Sprührohr 10 als Öl-Zerstäuber versehen ist, um Motoröl, das durch ein Ölrohr 11 der Unterseite des Zyklons 6 zugeführt wird, in das Abgas im Zyklon 6 mit Hilfe des Sprührohres 10 einzusprühen (Fig. 5). Das Ölrohr 11 ist mit einer Ölwanne 13 des Dieselmotors 1 über eine Ölförderpumpe 12 verbunden (Fig. 1). Als Alternativlösung kann das Ölrohr auch an ein Abgaberohr einer Ölpumpe des Motoraggregats angeschlossen sein.
Die Kammer, die die Prallplatte 8 umfaßt, ist an ihrer Unterseite mit einem ölvorratsbehälter 14 '.ersehen, an welchem ein Ölrohr 15 angeschlossen ist, welches seinerseits über eine Ölförderpumpe 16 an einem Treibstoff-Filter 18 angeschlossen ist. In diesem Fall ist der Treibstoff-Filter 18 vorzugsweise in seinem Inneren mit Magneten versehen, um Eisenabrieb im Öl zu entfernen. Ein Treibstoff-Nebenfilter 19. eine Treibstcffeinspritzpumpe 20 und ein Treibstoffeinspritzventil 21 sind ebenfalls vorgesehen.
Eine automatische Ölfördereinrichtung 22 ist mit der Ölwanne 13 verbunden, um den Ölspiegel in der Wanne 13 auf einer bestimmten Höhe zu halten. Wie es in F i g. 6 gezeirt ist. umfaßt die automatische Ölfördereinrichtung 22 einen Vorratsbehälter 23. ein Schalt-Ventil 24 und ein Rückschlagventil 25. Wenn der Ölspiegel in der Ölwanne 13 unter den bestimmten Wen abgesunken ist. tritt Luft in den Vorratsbehälter 23 über das Schalt-Ventil 24 ein. um zu veranlassen, daß Fnschöi aus dem Vorratsbehälter 23 der Ölwannr 13 zugeführt wird. Andererseits wird, wenn der Ölspiegel in der ölwanne 1 3 .ingesticgen ist. die I.lift daran gehindert, in den Vorratsbehälter 23 einzutreten, um die Zufuhr von Fnschöi zu unterbrechen. Auf diose Weise wird der Ölspiegel in der Ölwanne 13 auf dem bestimmten Wen gehalten. Der Vorratsbehälter 23 ist 'n seinem Inneren mit einem Schwimmer 26 und einem Grenzschalter 27 versenen. um eine Warneinrichtung (nicht gezeigt) zu betätigen, wenn der Ölspiege! im Vorratsbehälter niedriger als der bestimmte Wert wird. Das Rückschlagventil 25 diem da/u, das Öl daran zu hindern, aus der ölwanne 1 i entgegen der ölförderrichtung zu strömen. Falls die L.age des Ölvorratsbehälters 23 hinlänglich hoch ist. kann das Rückschlagventil 25 fortgelassen werden. Wenn der ölvorratsbehälter 23 aus der automatischen ölfordereinrichtung 22 entfernt ist, schließt eine Feder 28 das Ventil 24, um das Öl daran zu hindern, aus dem ölvorratsbehälter 23 auszutreten.
Eine Steuerschaltung 29 für die Ölförderpumpe 12 und die ölfördcrpumpe 16 schallet diese für einen bestimmten Zeitraum dui'ch Schaltsignale ein, die von einem Tachometer 30 beispielsweise alle 100 Fahrkilometcr abgegeben v/erden. Die Zeit zum Betätigen dieser Pumpen wird durch eine Zeitschalleinrichtung 31 derart gesteuert, daß die Menge an öl. die der Ölwanne züge führt wird, im wesentlichen konstant ist und beispielsweise 100 cm' beträgt. Andererseits werden die Geschwindigkeiten eines Fahrzeugs, die im Tachometer 30 festgestellt sind, und Temperaturen, die in einem Abgas-Temperaturmeßfühler 32 und einem Temperaturmeßfühler 33 für den eingeschlossenen Ruß festgestellt werden, der Steuerschaltung 29 zugeführt, wie dieses in Fig./ gezeigt ist Wenn die gemessenen Geschwindigkeiten und Temperaturen höher sind als bestimmte Werte, dann werden die Pumpen 12 und 16 nicht betätigt, selbst wenn die Schaltsignale vorliegen. Wenn ferner der Grenzschalter (Ölstandsfühler) 27. der im Vorratsbehälter 23 vorgesehen ist. geschlossen ist. wird eine Warnlampe 34 eingeschaltet. Wenn ein Ölstandsmeßfühler 35. der in der Ölwanne 13 des Dieselmotors 1 vorgesehen ist. feststellt, daß die Ölstandshöhe in der Ölwanne 13 ständig niedriger ist als der bestimmte Wert, und zwar beispielsweise län^'·. ·' als 30 Minuten, dann wird eine Motor-Stoppschaltung 17 durch eine Zeitschalteinrichtutig 36 betätigt, um den Dieselmotor stillzusetzen.
Bei dieser Anordnung strömt Abgas, das vom Dieselmotor t abgegeben wird, durch einen Katalysator 4. in dem unverbrannte Bestandteile, und zwar insbesondere HC, CO u. dgl. im Abgas entfernt werden, in den Rußsammler 5. Dieses Abgas strömt in Wirbelströmen im Zyklon 6 des Rußsammlers 5. Andererseits wird das Öl, das am Boden des Zyklons 6 zurückgehalten wird, in das Abgas im Zyklon 6 mittels des Sprührohres 10 am Einlaß 9 für da; Abgas eingesprüht, das am Zyklon 6 vorgesehen ist, so daß das zerstäubte Öl den Ruß im Abgas absorbiert und zusammen mit dem Abgas in die Drahtnetze 7 eintritt. Wenn das Abgas durch die Drahtnetze 7 auf diese Weise hindurchtritt, dann wird das Öl im Abgas an den Drahtnetzen 7 gesammelt, und das an den Drahtnetzen 7 anhaftende Öl strömt nach unten, «vobei es den Ruß im Abgas mitnimmt, und strömt dann durch den Boden des Rußsammlers 5 in den Ölvorratsbehälter 14. Das Abgas, von welchem der Ruß in den Drahtnetzen 7 entfernt wurde, prallt dann gegen die Prallplatte 8. Dabei wird das im Abgas verbleibende Öl en'fernt und gleichzeitig wird das Abgas schallgedämpft und strömt dann aus dem Fußsammler 5 hinjus. Der F.inlaß 9 des Zyklons 6 für das Abgas ist der.irt ausgebildet, daß das Abgas vom Außenumfang der Unterseite in den Zvklon einströmt, wie dieses in t i g. 3a gezeigt ist. oder /um Außenumfang des Bodens hin in den Zyklon einströmt, wie dieses in F 1 g. 3h gezeigt ist. wobei das Öl. das am Boden zurückgehalten wird, nach oben geweht wird, ur" Blasen zu bilden, und um die innere ümfangsoberfläche des Z)xlons anzufeuchten, wodurch eine wirksame Abscheidung des Rußes erzielt wird. Zusätzlich dient der Rußsammler 5 als Schalldämpfer, weil der Zyklon 6 hauptsächlich Geräusche mit niedriger Frequenz dämpft und die Drahtnetze 7 hauptsächlich Geräusche mit hohen Frequenzen dämpfen.
Das im Ölvorratsbehälter 14 gesammelte öi wird in eine Treibstoffanlage mittels der Ölförderpumpe 16 eingeführt, um im Treibstoff gelöst und dann im pifcselmotor verbrannt zu werden.
Ferner wird die Ölförderpumpe 12 synchron mit der ölförderpumpe 16 b> tätigt, um das Öl von der Ölwanne 13 in den Rußsamniler 5 einzuspeisen. Da der Ölverbrauch bei diesem Verfahren sehr gering ist, kann eine geringe Ölmcnge (beispielsweise 100 cm1) dem Rußsammler 5 in bestimmten Intervallen zugeführt werden.
beispielsweise etwa alle 100 km. und zwar aufgrund der
vom Tachometer festgestellten Fahrstrecken. Ferner
wird, um eine Verbrennung des Öls im Rußsammler 5 zu
vermeiden oder um das Öl daran zu hindern, gemeinsam
mit dem Abgas zu entweichen, wenn das Fahrzeug bei 5 hohen Geschwindigkeiten fährt oder die Temperaturen
des Abgases hoch sind, mindestens die Ölförderpumpe
12 vorzugsweise unwirksam gehalten, wie dieses oben
beschrieben ist, um die Ölförderung zu unterbrechen.
f j? Wenn die Ölförderpumpe 12 durch eine ölpumpe des 10
Motoraggregats ersetzt wird, kann die Ölzuführung auf dieselbe Weise dadurch erreicht werden, daß ein Magnetventil anstelle der ölförderpumpe 12 vorgesehen ist.
Wenn zusätzlich die Ölmenge in der ölwanne 13 ab- 15 nimmt, dann wird Frischöl automatisch von der autornatischen Ölfördereinrichtung 22 entsprechend nachge-
S runt, tsaa ιπΟίΟΓΟι (VtTu uCSiiutLr uutCMiatiSCii ujtiTiaiifiCir
durch frisches öl ausgetauscht, so daß sich »Wartungsfreiheit« ergibt. 20
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
30
35'
40
45
50
55
60

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Rußbehandlungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einem in der Abgasanlage angeordneten Rußsammler für den in den Abgasen enthaltenen Ruß sowie einer Einrichtung zum Einführen der im Rußsammler gesammelten Stoffe in das Kraftstoffzuführsystem des Verbrennungsmotors, damit diese gemeinsam mit dem Kraftstoff im Motor verbrannt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10, 11, 12, 14, 15, 16) den Ruß zuerst mit Motoröl aus dem Schmiersystem des Dieselmotors (1) vermischt, und dann diese Mischung zur Verbrennung im Dieselmotor in den Kraftstoff einführt
2. Rußbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Rußsamniler (5) einen Zjkion (6) und Drahtnetze (7) umfaßt, durch welche d;e Abgase hindurchtreten, und daß die Einrichtung einen Ölförderstrang(12,11) zum Zuführen des Motoröls im Dieselmotor (1) zum Rußsammler durch einen Zerstäuber (10) hindurch aufweist, einen Mischungsförderstrang (14, 15,16) zum Fördern der Motoröl-Ruß-Mischung vom Rußsammler zu der Kraitstoffzuführanlage (17, 18, 19), eine Steuereinrichtung (29, 30) zum Betätigen dieser Förderstränge zu bestimmten Zeiten, und eine automatische Frischöl-Zuführungseinrichtung (22), um das Motoröl im DieHmotor auf einem bestimmten Stand zu halten.
3. Ruß-oehandlungsvorriciitung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklon (6) derart aufgebaut ist. daß das Abgas >om Außenumfang am Boden des liegend angeordneten Zyklons her in diesen einströmt.
4. Rußbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber (10) für das Motoröl am Einlaß (9) des Zyklons (6) vorgesehen ist.
5. Rußbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (29, 30) mindestens den Ölförderstrang (12,11) unwirksam schaltet, wenn die Motordrehzahl (1) und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit eines mit dem Dieselmotor ausgerüsteten Fahrzeugs höher liegen als ein bestimmter Wert.
6. Rußbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (29, 30) mindestens den Ölförderstrang (12, 11) unwirksam schaltet, wenn die Temperatur des Abgases und/oder des Rußsammlers einen bestimmten Wert überschreitet.
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