DE2610755A1 - Brennkraftmaschine, insbesondere abgassystem fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine, insbesondere abgassystem fuer eine brennkraftmaschine

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DE2610755A1
DE2610755A1 DE19762610755 DE2610755A DE2610755A1 DE 2610755 A1 DE2610755 A1 DE 2610755A1 DE 19762610755 DE19762610755 DE 19762610755 DE 2610755 A DE2610755 A DE 2610755A DE 2610755 A1 DE2610755 A1 DE 2610755A1
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cylinder head
exhaust
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exhaust gas
internal combustion
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Saburo Tsutsumi
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Description

PATENTANWÄLTE Λ. GRÜNECKER
H. ICINKELDEY
OH -i.V.*
W. STOCKMAlR
DR-If^O Ast'CALT^O1)
K. SCHUMANN
G. BEZOLD
Dft PER MAT Dr>.-CHtM
MÜNCHEN
E. K. WEIL
DU F£R OeC IMU
8 MÜNCHEN 22
MAXlMIUANSTRASSe 43
15. März 1976
P 10235
LINDAU
Nissan Motor Company, Limited
Ko. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan
Brennkraftmaschine, insbesondere Abgassystem für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens zv/ei in dem Zylinderblock angeordneten Zylindern.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine Brennkraftmaschine mit einem verbesserten Abgassystem zu schaffen, die gewährleistet, daß der Ausstoß von schädlichen Abgasbestandteilen durch das Abgassystem wirksam verhindert wird.
Die Erfindung ist ferner darauf gerichtet, eine Brennkraftmaschine mit einem verbesserten Abgassystem zu schaffen, durch welches die Verbrennung von unverbrannten Abgasbestandteilen in einem dem Abgassystem nachgeschalteten Nachbrenner begünstigt wird.
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TELETON (039) 22 2B 63 TELEX OS - 29 3SO TELEGRAMME MONAPAT
Die Erfindung ist ferner darauf gerichtet, eine Brennkraftmaschine mit einem verbesserten Abgassystem zu schaffen, durch welches die Temperatur der Abgase auf einem hohen Niveau gehalten wird, so daß eine wirksame thermische Reaktion der Abgase in einem dem Abgassystem nachgeschalteten Nachbrenner stattfinden kann.
Schließlich ist die Erfindung darauf gerichtet, den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine derart zu verbessern, daß ein Austreten der unter hohem Druck stehenden Verbrennungsgase aus den Brennkammern der Brennkraftmaschine verhindert wird, indem eine übermäßige thermische Expansion der den Zylinderkopf am Zylinderblock haltenden Zuganker vermieden wird.
Die Erfindung besteht darin, daß auf der Oberseite des Zylinderblocks ein Zylinderkopf mittels Zylinderkopfschrauben befestigt ist, welcher an seiner Unterseite zwei den beiden Zylindern zugeordnete Brennkammern aufweist, daß in dem Zylinderkopf ein Abgasauslaß angeordnet ist, welcher einen ersten Abschnitt besitzt, der mit den beiden Brennkammern verbindbar ist, sowie einen zweiten Abschnitt, der mit einem Ende an den ersten Abschnitt angeschlossen ist und dessen anderes Ende in eine Längsseite des Zylinderkopfes mündet, so daß eine Öffnung zum Austritt der Abgase aus dem Zylinderkopf gebildet wird, die in einem von zwei Abschnitten des Zylinderkopfes angeordnet ist, wobei die beiden Zylinderkopfabschnitte entlang einer imaginären, senkrecht auf der Längsachse des Zylinderkopfes stehenden und zwischen den beiden benachbarten Brennkammern gelegenen Ebene gegeneinander abgegrenzt sind.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung
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ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
und 2 Horizontalschnittansichten von herkömmlichen Brennkraftmaschinen, die mit Nachbrennern oder thermischen Reaktoren ausgestattet sind;
Fig.3 eine Horizontalschnittansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die mit einer Abgasleitung und einer darin angeordneten Nachbrennkammer ausgestattet ist;
Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV nach Fig.3;
Fig. 5
bis 7 entsprechende Horizontalschnittansichten durch·ein zweites, drittes und viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
Fig.8 eine Horizontalschnittansicht durch ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
Fig.9 eine Horizontalschnittansicht durch ein sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
Fig.10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X nach Fig.9; Fig.11 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles XI nach Fig.9; Fig,12 eine Horizontalschnittansicht durch ein siebtes be-
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vorzugtes Ausfährungsbeispisl der erfindungsqanäßen Brsrinkraf fcxnas chine;
Fig.13 eine Längsasitenansicht des Zylinderkopfes der in der Fig.12 dargestellten Brennkraftmaschine;
Fig.14 eine Horizontalschnittansicht durch ein achtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßan Brennkraftmaschine;
Fig.15 eine Längsseitenansicht des Zylinderkopfes der in dar Fig.14 dargestellten Brennkraftmaschine;
Fig.15 eine Korizontalschnittansicht durch ein neuntes bevorzugtes Ausführungabeispial der erfindungsgamäßen Brannkraf bnaschine;
Fig.17 eine Schnittansicht durch den in der Fig.15 dargestellten Machbrenner;
Fig.18 eine Horizontalschnittansicht durch ein zehntes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
Fig.19 eine Horizontalschnittansicht durch ein elftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
Fig.20 eine Schnittansicht durch die mit einer Nachbrennkammer ausgestattete und bei der Brennkraftmaschina gemäß Fig.19 verwendete Abgasleitung und
Fig.21 eine Horizontalschnittansicht durch ein zwölftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkra.5 tnaschins.
fs 0 9 H :i 9 / fi 7 8 U
Es ist an sich bekannt, daß Mehrzylinderbrennkraftmaschinen mit Nachbrennern zur Behandlung der aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgase ausgestattet sind, in welchen eine v/eitere Verbrennung der Abgase erfolgt. Zwei Ausführungsbeispiele dieser an sich bekannten Brennkraftmaschinen sind in den Fig.1 und 2 dargestellt.
Bei der in der Fig.1 gezeigten Brennkraftmaschine 10 v/erden die aus den Brennkammern 12a bis 12d austretenden Abgase über Abgasleitungen 18a bis 18d, die von in einen Zylinderkopf 20 eingegossenen Abgaskanälen und Anschlüssen einer Abgassammelleitung 14 gebildet sind, in eine Nachbrennkammer 16 der AbgasSammelleitung 14 eingeleitet, welche als thermischer Reaktor dient. Der Nachteil dieser Brennkraftmaschine besteht darin, daß die Temperatur der aus den Brennkammern 12a bis 12d austretenden Abgase abgesenkt wird, wenn die Abgase durch die Abgasleitungen 18a bis 18d strömen, so daß die Nachverbrennung der Abgase in dar Abgassamraelleitung nur mit einem schlechten Wirkungsgrad erfolgt. Die Absenkung der Abgastemperatur ist dadurch bedingt, daß eine relativ große Wärmemenge der Abgase von der relativ großen Fläche der Innenwandungen der Abgasleitungen 18a bis 18d absorbiert wird, wenn die Abgase von den Brennkammern 12a bis 12d durch die Abgasleitungen 18a bis 18d in die Äbgassammelleitung 14 eingeleitet werden.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles sind bei der in der Fig.2 dargestellten Brennkraftmaschine die Ausgestaltung der Abgasleitungen und deren Anordnung verbessert worden, indem zwei benachbarte Abgasauslasse, z.B. die Auslässe 22a und 22b der beiden Brennkammern 12a und 12b zusammengefaßt sind, so daß sogenannte Zwillingsauslasse (siamesed ports) gebil-
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det warden, die jeweils über Einlasse 2 4a und 24b an die Naclibrennkamif.er 16 der Äbgassaßmelleitung 14 angeschlossen sind. Durch diese Maßnahme wird die Gesaratfläche der Innanwandungen dar Abgasleitungen 18a' und 18b1 im Vergleich zur Gesamtfläche der Abgasleitungen bei dem in der Fig.1 gezeigten Ausführungsbeispiel verringert, so daß der Wärmeverlust ebenfalls verringert wird. Jedoch besteht dar Nachteil dieser Brennkraftmaschine darin, daß sich während des normalen Betriebes ein im Bereich der Zuganker 26 gelegener Teil des Zylinderkopfes 20 verzieht. Dieses Verziehen eines Teiles des Zylinderkopfes 20 ist durch eine zu große Wärmebsanspruchung bedingt, die durch die hohen Abgas temper atur en verursacht wird und zu einer beachtlichen Expansion des Zylinderkopfes führt. Die Zuganker oder Zylinderkopfschrauben 26, die für einen festen Sitz des Zylinderkopfes 20 auf dam nicht dargestellten Zylinderblock sorgen, warden daher insbesondere in der Längsrichtung zusätzlich expandiert. Da die Zylinderkopfschrauben 26 darüber hinaus gewöhnlich zwischen den sich verzweigenden Anschlüssen 22a und 22b der Zwillingsauslasse angeordnet sind, wie dies in der Fig.2 gezeigt ist, werden die Zylinderkopfschrauben 26 unter aera Einfluß der hohen Abgas temperatur dar durch die Zwillingsauslasse strömenden Abgase in Längsrichtung expandiert, so daß die unter hohem Druck stehenden Verbrsiinungsgase zwischen dem Zylinderkopf und der nicht dargestellten Zylinderkopfdichtung aus den. Brennkammern 12a und 12b austreten.
Die Erfindung ist deshalb darauf gerichtet, die Abgasauslasse in dem Zylinderkopf derart anzuordnen, daß ein für zwei Brennkammern zusammengefaßter Abgasauslaß soweit wie möglich von den Zylinderkopfschrauben entfernt ist, rait denen der Zylinderkopf am Zylinderblock befestigt ist.
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In den Fig.3 und 4 ist nun ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine gemäß der Erfindung dargestellt, bei welcher ein Zylinderkopf 30 auf der Oberseite eines Zylinderblockes 32 mittels Zylinderkopfschrauben 34 befestigt ist, wobei zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock eine nicht dargestellte Zylinderkopfdichtung angeordnet ist. Der Zylinderkopf 30 besitzt an seiner Unterseite vier Brennkammern 36a bis 36d, die jeweils vier Zylindern 38a bis 38d des Zylinderblockes 32 zugeordnet sind, wobei nur ein Zylinder 38b in der Fig.4 dargestellt ist. In jedem Zylinder 38a bis 38d ist ein Kolben 39 hin- und herbewegbar gelagert. Wie dies aus den Figuren zu entnehmen ist, sind in den Zylinderkopf 30 ein erster Abgasauslaß 40 und ein zweiter Abgasauslaß 42 eingegossen. Der für eine erste Brennkammergruppe 36a und 36b vorgesehene erste Abgasausiaß 40 besitzt einen ersten Abschnitt 40a und einen zweiten Abschnitt 40b. Der erste Abschnitt 40a erstreckt sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes 30 und ist über entsprechende Auslaßventile 41a und 41b mit den beiden Brennkammern 36a und 36b verbindbar. Der zweite Abschnitt 40b, der an den ersten Abschnitt 40a angeschlossen ist, erstreckt sich in senkrechter Richtung zur Längsachse des ersten Abschnittes 40a und mündet in die Längsseite S-j des Zylinderkopfes 30 ein, so daß eine erste Öffnung 43 gebildet wird, durch welche die aus den beiden Brennkammern 36a und 36b ausgestoßenen Abgase austreten können. Wie dies aus der Fig.3 zu entnehmen ist, weist der für eine zweite Brennkammergruppe 36c und 36d vorgesehene zweite Abgasauslaß 42 ebenfalls einen ersten Abschnitt 42a und einen zweiten Abschnitt 42b auf, die genauso ausgebildet sind wie die Abschnitte des ersten Abgasauslasses 40 und symmetrisch zur Längsmittelebene des Zylinderkopfes angeordnet sind. Der zweite Abschnitt 42b besitzt an der Längsseite S1 des Zylin-
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derkopfss 3 O eine zwaita Öffnung 44. Es sei darauf hingewiesen , daß die erste Öffnung 43 und die zweite Öffnung 44 der Abgasauslässe 40 und 42 entsprechend in Zylinderkopfteilen 30b und 30c angeordnet sind, die näher zur Quermittelebene oder zur Mitte des Zylinderkopfes 30 liegen als die anderen Zylinderkopfteile 30a und 3Od7 die sich an den jeweiligen Enden des Zylinderkopfes befinden. Die yier Zylinderkopfteile 30a bis 30d sind durch imaginäre senkrechte Ebenen geteilt, die zwischen den vier Brennkammern 36a bis 36d liegen und mit strichpunktierten Linien B-j bis B^ dargestellt sind. Die Zylinderkopf schrauben 34 sind gewöhnlich entlang dieser imaginären Zwischenebenen angeordnet, da die Schrauben einen relativ großen Abstand voneinander aufweisen sollen, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist.
An der Längsseite S^ des Zylinderkopfes 30 sind zwei Einlasse 46 und 48 der Abgassammelleitung 50 angeordnet, die mit einer Nachbrennkammer oder Reaktionskammer 52 ausgestattet ist, in v/elcher die unverbrannten Bestandteile der aus den Brennkammern zugeführten Abgase verbrannt werden. Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, sind die Einlasse 46 und 48 der Abgassammelleitung über die Öffnungen 43 und 44 an die zweiten Abschnitte 40b und 42b der Abgasauslässe 40 bzw. 42 angeschlossen. Selbstverständlich besitzt der Zylinderkopf 30 auch nicht dargestellte Einlasse.
Die in der vorbeschriebenen Weise konstruierte Brennkraftmaschine besitzt folgende Vorteile:
1. Die durch die hohen Abgastemperaturen bedingte Expansion der Zylinderkopfschrauben 34 in Längsrichtung wird verhindert, so daß die unter hohem Druck stehenden Verbren-
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nungsgasa nicht zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderblock aus den Brennkammern austreten können, da die zv/eiten Abschnitte 40b und 42b und die Öffnungen 43 und 44 der Abgasauslässe 40 und 42 derart angeordnet sind, daß sie nicht in den imaginären senkrechten Ebenen (die in strichpunktierten Linien dargestellt sind) liegen, in denen die Zylinderkopfschrauben 34 gewöhnlich angeordnet sind.
2. Die Abmessung der Abgassammelleitung 50 in Längsrichtung des Zylinderkopfes kann verkleinert werden, so daß die Abgassammelleitung 50 im Vergleich zu der Abgassammelleitung 14 gemäß der Fig.1 und 2 kompakter ausgebildet werden kann, was dadurch bedingt ist, daß die auf der Längsseite S^ des Zylinderkopfas angeordneten Öffnungen 43 und 4 4 der Abgasauslässe 40 und 42 beide verhältnismäßig nahe an der Längsmittelebene des Zylinderkopfes 30 angeordnet sind, so daß die Einlasse 46 und 48 der Abgassammelleitung 50 einen kleinen Abstand zueinander aufweisen.
Die Fig.5 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, das ähnlich dem in den Fig.3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist mit der Ausnahme, daß der zweite Abschnitt 40b des Abgasauslasses 40 an den mittleren Teil des sich im wesentlichen in Längsrichtung des Zylinderkopfes erstreckenden ersten Abschnittes 40a des ersten Abgasauslasses 40 angeschlossen ist. Bei dieser Konstruktion des Abgasauslasses 40 wird der unerwünschte Einfluß durch die unterschiedliche Länge zwischen den Abgasaus lassen der beiden Brannkammern 36a und 35b vermieden. Außerdem wird verhindert, daß die durch das Auslaßventilsystem einer der beiden Brennkammern 36a bzw. 36b austretenden Abgase mit dem Auslaßventilsystem der anderen Brenn-
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kammer in Berührung kommen, so daß die Auslaßventilsysteme nicht verunreinigt werden und Wärmeschäden erlangen.
Während bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen nur ein Abgasauslaß gezeigt ist, sei darauf hingewiesen, daß die Brennkraftmaschinen einen zweiten genauso ausgebildeten Abgasauslaß aufweisen.
In der Fig.6 ist ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, das ähnlich dem in der Fig.5 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß der erste Abschnitt 40a des Abgasauslasses 40 derart verläuft, daß die Längsachse des Teiles das an eine Brennkammer 36a angeschlossenen ersten Abschnittes 40a im Winkel zur Längsachse des Teiles des an die andere Brennkammer 35b angeschlossenen ersten Abschnittes 40a angeordnet ist. Wie dies in der Fig.6 gezeigt ist, ist der zweite Abschnitt 40b des Abgasauslasses 40 an den ersten Abschnitt 40a desselben angeschlossen.
Die Fig.7 zeigt ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, welches ähnlich dem in der Fig.6 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß der Schnittpunkt der Längsachsen der Teile der ersten Abschnitte 40a, welche an die Brennkammern 36a und 36b angeschlossen sind, an einer Stelle des Abgasauslasses 40 liegt, an der die ersten Abschnitte 40a an den zweiten Abschnitt 40b angeschlossen sind. Vorzugsweise bildet die Längsachse desjenigen Teiles des ersten Abschnittes 40a, der an die Brennkammer 36a angeschlossen ist, einen Winkel «6 von 30° bis 90° mit der Längsseite S-j , wie dies in der Fig.7 gezeigt ist. Durch diese Ausgestaltung wird eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung der
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aus den beiden Brennkammern 36a und 36b austretenden Abgase verringert, so daß eine gleichmäßige Abgasströraung in dem Abgasauslaß 40 erzeugt wird, da die Teile der jeweiligen ersten Abschnitte 40a, die an die beiden Brannkammern angeschlossen sind, relativ langgestreckt sind.
In der Fig.8 ist ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestallt, bei welcher die Abgas aus las se gemäß der Erfindung an einen Zylinderkopf 30 mit querverbundenen Einlassen bzw. Auslassen angeschlossen sind, wobei der Zylinderkopf 30 mit in eine Längsseite S2 einmündenden Einlassen 5 4 und mit in die gegenüberliegende Längsseite S-j einmündenden Auslässen 40 und 42 ausgestattet ist. Bei dieser Konstruktion kann der Abstand L zwischen dan zweiten Abschnitten 40b und 42b der Abgasauslässe 40 und 42 verkleinert werden, so da3 die AbgassammeHaltung 50 mit der Nachbrennkammer 52 kompakter ausgebildet werden kann und z.B. eine halbkugelförmige Gestalt o.dgl. erhalten kann, wie dies in der Figur gezeigt ist.
Die Fig.9, 10 und 11 zeigen ein sechstes bevorzugtes Ausführungsbaispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, welches ähnlich dem in der Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß der Abgasauslaß 40 von einem doppelwand!gen Abgasrohr 56 gebildet ist. Das doppelwandige Abgasrohr 56 besteht aus einem äußeren Rohrteil 56a und einem inneren Rohrteil 56b, welcher auf der Innenseite des äußeren Rohrteiles 56a angeordnet ist. Das doppelwandige Abgasrohr bewirkt eine gute Wärmeisolierung des Zylinderkopfes, so daß das Absinken der Abgastemperatur wirksam verhindert wird. Die Herstellung des doppelwandigen Abgasrohres 56 erfolgt während des Gießpro
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zesses des Zylinderkopfes 30 dadurch, daß es während des Gießens in den Abgasauslaß 40 eingesetzt wird. Wenn das Abgasrohr 56 nur an einem Teil der Innenfläche des Abgasauslasses 40 angeordnet werden soll, dann wird ein Stück dieses Abgasrohres 56 in den Abgasauslaß eingesetzt und an dem entsprechenden Teil befestigt.
Die Fig.12 und 13 zeigen ein siebtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, welches ähnlich den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß der erste Abschnitt 40a und der zweite Abschnitt 40b des ersten Abgasauslasses 40 einen kreisförmigen Querschnitt besitzen, wobei die Querschnittsfläche des zweiten Abschnittes 40b einbis zweimal so groß wie die Querschnittsfläche des ersten Abschnittes 40a ist, so daß die Gesamtquerschnittsfläche des Abgasauslasses 40 verkleinert wird. Bei diesen dargestellten Ausführungsbeispiel münden die Einlasse 54a und 5 4b dar Brennkammern 36a und 36b in die gleiche Längsseite S-| des Zylinderkopfes 30 ein.
Die Fig.14 und 15 zeigen ein achtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, welches ähnlich dem in den Fig.12 und 13 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß der Abgasauslaß 40 eine andere Form besitzt. Der Abgasauslaß 40 weist einen ovalen Querschnitt auf, während die Funktionsweise im übrigen die gleiche wie bei dem in den Fig.12 und 13 gezeigten Ausführungsbeispiel ist. Es ist zu erkennen, daß es sich bei dem Zylinderkopf 30 um einen Zylinderkopf mit querverbundenen Einlassen bzw. Auslässen handelt.
Die Fig.16 und 17 zeigen ein neuntes bevorzugtes Ausfüh-
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rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, welches ähnlich dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Diese Brennkraftmaschine ist mit einem Zusatzluftkanal 58 ausgestattet, welcher in den Zylinderkopf 30 eingeformt ist und an die zweiten Abschnitte 40b und 42b der Abgasauslässe 40 und 42 angeschlossen ist. Bei dieser Konstruktion wird von einer nicht dargestellten Luftquelle Zusatzluft durch den Zusatzluftkanal 58 in die zv/eiten Abschnitte 40b und 42b der Abgasauslässe und infolgedessen in einen thermischen Reaktor 60 eingeleitet, der an der Längsseite S-] des Zylinderkopfes 30 befestigt istr so daß die unverbrannten Bestandteile der aus den Brennkammern 36a bis 36d austratenden Abgase in dem thermischen Reaktor 60 wirksam nachverbrannt v/erden.
Die Fig.18 zeigt ein zehntes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßan Brennkraftmaschine, welches ähnlich dem in der Fig.16 dargestellten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß die Brennkammern 36a und 36d der Brennkraftmaschine dieses Ausführungsbeispiels mit einem Luft-Kraftstoffgemisch gespeist werden, welches fetter als das stöchiometrische Gemisch ist, während die Brennkammern 36b und 36c dieser Brennkraftmaschine mit einem Luft-Kraftstoffgemisch gespeist werden, das magerer als das stöchiometrische Gemisch ist, um die Ausbildung von Stickoxyden zu verringern. Selbstverständlich werden diese beiden Luft-Kraftstoffgemischtypen entsprechend von einem mit den Brennkammern 36a und 36d verbundenen Vergaser 62 bzw. einem mit den Brennkammern 36b und 36c verbundenen Vergaser 64 erzeugt.
Bei dieser Brennkraftmaschine werden die Abgase, welche unverbranntes Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffe enthalten
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und von den Brennkammern 36a und 36d ausgestoßen werden, mit Abgasen vermischt, welche überschüssigen Sauerstoff enthalten und von den Brennkammern 36b und 36c in die Abgasauslässe 40 bzw. 42 ausgestoßen werden, damit eine wirksame Verbrennung der unverbrannten Abgasbestandteile erzielt wird.
Die Fig.19 und 20 zeigen ein elftes bevorzugtes Ausfüh— rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, welches dem in der Fig.8 gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme gleicht, daß die zweiten Abschnitte 40b und 42b der Abgasauslasse durch Rohre 66 und 68 bis in den mittleren Teil der Nachbrennkammer 52 der AbgasSammelleitung 50 derart verlängert sind, daß die Enden der Rohre 66 und 6 3 einander gegenüberliegen, so daß die aus den Abgasauslassen 40 und 42 austretenden Abgase zwangsweise durchmischt werden. Infolgedessen findet eine gute Nachverbrennung der Abgase statt.
Die Fig.21 zeigt schließlich ein zwölftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, welches dem in der Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet das erfindungsgemäße Abgassystem bei einer zündkerzengezündeten Brennkraftmaschine Verwendung, bei welcher die Brennkammern oder Hauptbrennkammern 36a bis 36d in an sich bekannter Weise entsprechend mit Nenbenbrannkammern 37a bis 37d verbunden sind. Jede Hauptbrennkammer wird über ein Haupteinlaßsystem 70 von einer Luft-Kraftstoffgemisch-Speisevorrichtung 74 mit einem relativ mageren Luft-Kraftstoffgemisch gespeist, während jede Nebenbrennkammer über ein Nebaneinlaßsystem 72 durch die Luft-Kraftstoffgemisch-Speisevorrichtung 7 4 mit einem relativ fetten Luft-Kraft-
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stoffgemisch gespeist wird. Daraus folgt, daß aus dam Abgassystem der in der Fig.21 gezeigten Brennkraftmaschine saubere Abgase ausgestoßen werden.
Während anhand der zwölf Ausführungsbeispiele nur mit vier Zylindern ausgerüstete Brennkraftmaschinen dargestellt und beschrieben wurden, sind die Merkmale der Erfindung auch bei Brennkraftmaschinen mit einer größeren Zylinderanzahl anwendbar.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß bei der mit dem erfindungsgemäßen Abgassystem ausgestatteten Brennkraftmaschine ein Absinken der Abgastemperatur vermieden v/ird, so daß eine wirksame Verbrennung dar unverbrannten Bestandteile der Abgase in der Nachbrennkammer erfolgt. Außerdem ist bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eine kleinere Zündzeitpunktrücknahme erforderlich, da die Abgase bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine durch eine Verzögerung der Zündung nicht aufgeheizt zu werden brauchen, so daß die Leistung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine im Vergleich zu den herkömmlichen Maschinen verbessert wird, bei denen das vorgenannte Aufwärmverfahren angewendet wird.
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Claims (14)

  1. 2 610 7
    P 10235
    Patentansprüche
    Brennkraftmaschine, insbesondere Abgassystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei in dem Zylinderblock angeordneten Zylindern, dadurch g e k e η η zeichnet , daß auf der Oberseite des Zylinderblocks (32) ein Zylinderkopf (30) mittels Zylinderkopfschrauben (34) befestigt ist, v/elcher an seiner Unterseite zwei den beiden Zylindern zugeordnete Brennkammern (35a bis d) aufweist, daß in dem Zylinderkopf ein Abgasauslaß (40, 42) angeordnet ist, welcher einen ersten Abschnitt (40a, 42a) besitzt, der mit dan beiden Brennkammern verbindbar ist, sowie einen zweiten Abschnitt (40b, 42b), der mit einem Ende an den ersten Abschnitt angeschlossen ist und dessen anderes Ende in eine Längsseite (S-;) des Zylinderkopfes mündet, so daß eine Öffnung (43, 44) zum Austritt der Abgase aus dem Zylinderkopf gebildet wird, die in einem von zwei Abschnitten des Zylinderkopfes angeordnet ist, wobei die beiden Zylinderkopfabschnitte entlang einer imaginären, senkrecht auf der Längsachse des Zylinderkopfes stehenden und zwischen den beiden benachbarten Brennkammern gelegenen Ebene (3-j,B2/B-,) gegeneinander abgegrenzt sind.
  2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abgasaus laß (40, 42) einen Kreisquerschnitt besitzt.
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    261G755
  3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abgasauslaß (40, 42) einen ovalen Querschnitt besitzt.
  4. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei chnet , daß der Querschnitt des zweiten Abschnittes (40b, 42b) des Abgasauslasses (40, 42) etwa ein- bis zweimal so groß wie der Querschnitt des ersten Abschnittes (40a, 42a) des Abgasauslasses ist.
  5. 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Innenfläche das Abgasauslasses (40, 42) ein Einsatzrohr angeordnet ist, so daß der Abgasauslaß von einem doppelwandigen Abgasrohr (56) gebildet ist.
  6. 6. Brennkraftmaschina nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Abgasrohr (56) einen äußeren Rohrteil (56a) und einen inneren Rohrteil (56b) aufweist, der neben der Innenfläche des äußeren Rohrteiles angeordnet ist.
  7. 7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an den zweiten Abschnitt (40b, 42b) des Abgasauslasses (40, 42)eine Nachbrennkammer (16, 52, 60) angeschlossen ist.
  8. 8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Nachbrennkainmer (16, 52) in der Abgassammelleitung (14, 50) angeordnet ist und zur Nachverbrennung der unverbrannten Bestandteile der aus den Brennkammern (36a bis 36d) ausgestoßenen Abgase dient.
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  9. 9. Brannkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß an den zweiten Abschnitt (40b, 42b) des Abgasauslasses (40, 42) ein Rohr (66, 68) angeschlossen ist, welches sich in den mittleren Teil der in der Abgassarnmelleitung (50) angeordneten Nachbrennkammer erstreckt.
  10. 10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Zylinderkopf (30) einen Zusatzluftkanal (58) aufweist, welcher den zweiten Abschnitt (40b, 42b) des Abgasauslasses mit einer Zusatzluftquelle verbindet.
  11. 11. Brennkraftmaschine, insbesondere Abgassystem für eine Brannkraftinas chine mit vier in dem Zylinderblock angeordneter. Zylindern, dadurch gekennzei c h n e t , daß auf der Oberseite des Zylinderblockes (32) ein Zylinderkopf (30) befestigt ist, welcher an seiner Unterseite sine erste Gruppe von Brennkammern (36a, 36b) aufweist, die entsprechend zwei Zylindern zugeordnet sind, sowie eine zweite Gruppe von Brennkammern (36c, 36d), die entsprechend mit den beiden anderen Zylindern verbunden sind, daß der Zylinderkopf einen ersten Abgasauslaß (40) und einen zweiten Abgasauslaß (42) aufweist, daß der erste Abgasauslaß einen ersten Abschnitt (40a) besitzt, welcher mit der ersten Brennkammergruppe verbindbar istr sowie einen zweiten Abschnitt (40b), welcher mit einem Ende ah den ersten Abschnitt des ersten Abgasauslasses angeschlossen ist und mit dem anderen Ende in eine Längsseite (S-]) des Zylinderkopfes einmündet, um eine erste öffnung (43) zu bilden, durch welche die von der ersten Brennkammergruppe ausgestoßenen Abgase aus dem Zylinderkopf aus-
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    treten, daß der zveita Abgasauslaß (42) einen ersten Abschnitt (42a) besitzt, welcher mit der zweiten Brennkammergruppe verbindbar ist, sowie einen zweiten Abschnitt (42b), welcher mit einem Ende an dem ersten Abschnitt das zweiten Abgasauslasses angeschlossen ist und mit dem anderen Ende in eine Längsseite (S-]) des Zylinderkopfes einmündet, um eine zweite Öffnung (44) zu bilden, durch welche die von der zweiten Brannkammargruppe ausgestoßenen Abgase aus dem Zylinderkopf austreten, daß die erste und zweite'öffnung entsprechend in zwei Abschnitten des Zylinderkopfes angeordnet sind, welcher mittels dreier imaginärer, senkrecht auf der Längsachse des Zylinderkopfes stehender und jeweils zwischen zwei benachbarten Brennkammern gelegener Ebenen (S-JxB2ZBt) in vier Abschnitte unterteilt ist, wobei die beiden Absehnicha des Zylinderkopfes in denen die Öffnungen angeordnet sind, näher an der Längsmittelebene (32) des Zylinderkopfes liegen als die beiden anderen Abschnitte des Zylinderkopfes, daß entlang der imaginären senkrechten Zwischanebenen mehrere zur Befestigung des Zylinderkopfas auf der Oberseite des Zylinderblockes dienende Zylinderkopfschrauben (34) vorgesehen sind, und daß eine Nachbrennkammer (16, 52, 60) vorgesahen ist, in welcher die von der ersten Brennkammergruppe und der zweiten Brennkamraergr,uppe ausgestoßenen Abgase nachverbrannt werden, wobei die Nachbrennkammer einen ersten Einlaß (46) und einen zweiten Einl-aß (48) aufweist, welche entsprechend mit den zweiten Abschnitten des ersten bzw. zweiten Abgasauslasses verbunden sind.
  12. 12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Nachbrennkammer
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    (16, 52, 60) in einer an den Zylinderkopf (30) angeschlossenen Abgas3amme!leitung (14, 50) angeordnet ist.
  13. 13. Brennkraftnaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Speisevorrichtung (62) vorgesehen ist, welche eine Brennkammer (36a) der ersten Brennkammergruppe und eine Brennkammer (36d) der zweiten Brennkammergruppe mit einem Luft-Kraftstoffgemisch speist, welches fetter als das stöchiometrische Gemisch ist, sowie eine zweite Speisevorrichtung (6 4), welche die andere Brennkammer (36b) der ersten Brennkammergruppe und die andere Brennkammer (36c) der zweiten Brennkammergruppe mit einem Luft-Kraftstoffgamisch speist, welches magerer als das stöchiometrische Genisch ist.
  14. 14. Zündksrzengezündete Brennkraftnaschine, insbesondere Abgassystem für eine Brennkraftmaschine mit in dem Zylinderblock angeordneten vier Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Zylindarblockes (32) mit Zylinderkopfschrauben (34) ein Zylinderkopf (30) befestigt ist, welcher an seiner Unterseite eine erste Gruppe von Hauptbrennkammern (36a, 36b) aufweist, die entsprechend zwei Zylindern zugeordnet sind, sowie eine zweite Gruppe von Hauptbrennkammern (36c, 36d), die entsprechend mit den beiden anderen Zylindern verbunden sind, daß der Zylinderkopf, einen ersten Abgasauslaß (40) und einen zweiten Abgasauslaß (42) aufweist, daß der erste Abgasauslaß einen ersten Abschnitt (40a) besitzt, welcher mit der ersten Hauptbrennkammergruppe verbindbar ist, sowie einen zweiten Abschnitt (40b) v/elcher mit einem Ende an den ersten Abschnitt des ersten Abgasauslasses angeschlossen ist und
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    mit dem anderen Ende in eine Längsseite (S..) des Zylinderkopf as einmündet, un eine erste Öffnung (43) zu bilden, durch welche die von der ersten Hauptbrennkamme rgruppe ausgestoßenen Abgase aus dem Zylinderkopf austreten, daß der zweite Abgasauslaß (42) einen ersten Abschnitt (42a) besitzt, welcher mit der zweiten Hauptbrennkammergruppe verbindbar ist, sowie einen zweiten Abschnitt (42b) , welcher mit einem Ende an den ersten Abschnitt des zweiten Abgasauslasses angeschlossen ist und mit dem anderen Ende in eine Längsseite (S-]) des Zylinderkopfes einmündet, um eine zweite Öffnung (44) zu bilden, durch welche die von der zweiten Brennkamiriergruppe ausgestoßenen Abgase aus dem Zylinderkopf austreten, daß die erste und zweite Öffnung entsprechend in zwei Abschnitte des Zylinderkopfes angeordnet sind, welcher mittels dreier imaginärer, senkrecht auf dar Längsachse des Zylinderkopfes stehender und jeweils zwischen zwei benachbarten Brennkammern gelegener Ebenen (Β·|,Β2,B3) in vier Abschnitte unterteilt ist, wobei die beiden Abschnitte des Zylinderkopfes, in denen die öffnungen angeordnet sind, näher an der Längsmittelebene (B2) des Zylinderkopfes liegen als die beiden anderen Abschnitte des Zylinderkopfes, daß in dem Zylinderkopf vier Nabenbrennkammern (37a bis d) vorgesehen sind, die entsprechend mit den vier Hauptbrennkammern verbunden sind, daß eine Speisevorrichtung (74) vorgesehen ist, welche die vier Nebenbrennkammern mit einem Luft-Kraftstoffgemisch speist, welches fetter als das stöchiometrische Gemisch ist, und daß eine Abgassammelleitung (50) mit einer darin angeordneten Nachbrennkammer (52) vorgesehen ist, die
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    zur nachverbrennung der aus den Hauptbrennkammern und Neb enbr ennk ammern aus gestoßenen Abgase dient, wobei die Ab gas Sammelleitung zwei Einlasse aufweist, die entsprechend an die zweiten Abschnitte (40b,42b) des ersten Abgasauslasses (40) bzw. zweiten Abgasauslasses (42) angeschlossen sind.
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    Leerseite
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