AT211611B - Auspuffanlage für Verbrennungsmotore, insbesondere für Fahrzeugmotore - Google Patents

Auspuffanlage für Verbrennungsmotore, insbesondere für Fahrzeugmotore

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AT211611B
AT211611B AT319559A AT319559A AT211611B AT 211611 B AT211611 B AT 211611B AT 319559 A AT319559 A AT 319559A AT 319559 A AT319559 A AT 319559A AT 211611 B AT211611 B AT 211611B
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AT
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exhaust
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exhaust gases
engines
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Eduard R Mueller
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Eduard R Mueller
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Description


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  Auspuffanlage für Verbrennungsmotore, insbesondere für
Fahrzeugmotore 
Die Erfindung betrifft eine für Verbrennungsmotore und insbesondere für Fahrzeugmotore bestimmte
Auspuffanlage, bei der mehrere Kammern, die von den Auspuffgasen durchströmt werden, hintereinander geschaltet sind. Bei den bekannten Auspuffanlagen dienen ähnliche, hintereinander geschaltete Kammern im wesentlichen zur Schalldämpfung. Weiterhin sind bereits verschiedenartigste Vorschläge für Auspuffan- lagen gemacht worden, denen im wesentlichen die Aufgabe zugrunde liegt, die Abgase der Verbrennungs- motore zu entgiften und auch die Geruchbildung und das Qualmen zu beseitigen.

   Bei den meisten Kon- struktionen dieser Art wird im wesentlichen derart vorgegangen, dass den Abgasen erwärmte, allenfalls ozonhaltige Frischluft, oder eine Mischung von Luft und Wasserdampf zugesetzt wird, wobei dieses Gas- gemisch dann allenfalls durch Funkenüberschlag mit Hilfe von Zündkerzen od. dgl. gezündet wird, so dass es zu einer Verbrennung des unverbrannten Kohlenstoffanteiles der Abgase und insbesondere zu einer Oxy-   dation des in grossen Mengen in   den Abgasen enthaltenen Kohlenmonoxydeszu Kohlendioxydkommen soll. 



  Die erwähnte Oxydation findet in eigenen Verbrennungskammern statt. In der Praxis haben sich die erwähnten Konstruktionen nicht bewährt, da sie einen besonders für Kraftfahrzeuge viel zu komplizierten und schweren Aufbau aufweisen und ausserdem äusserst störungsanfällig sind. Weiterhin wurde es bereits vorgeschlagen, in den von den Abgasen durchströmten Räumen Filtersätze aus Aktivkohle, Oxydationsmitteln, Kontaktsubstanzen usw. anzuordnen, die die giftigen oder geruchbildenden Bestandteile der Abgase anlagern und damit unschädlich machen sollen. Derartige Filter sind meist aus sehr kostspieligen Substanzen hergestellt.

   Ihre Verwendung ist in der Praxis insbesondere bei   Kraftfahrzeugennicht   möglich, da die Filter durch die Anlagerung der schädlichen Substanzen rasch verbraucht und damit unwirksam werden, so dass jeweils schon nach kurzen Fahrtstrecken eine Auswechslung des kostspieligen Filtersatzes notwendig würde.

   Darüberhinaus ist es'bei den bekannten Abgasreinigern kaum zu vermeiden, dass die Motorleistung bei Verwendung dieser Reiniger unter Verminderung des Wirkungsgrades nachlässt, da es. um eine einigermassen befriedigende Abgasreinigung zu erzielen, notwendig ist, die Abgase über lange Strecken ihres   Strömungsweges der Filterwirkung auszusetzen und   die bisher verwendeten Filterstoffe meist aus körnigen Substanzen bestehen, die zufolge ihrer Beschaffenheit dem Durchströmen der Gase einen grossen Widerstand entgegensetzen, so dass es notwendig wird, entweder in der Auspuffanlage mit hohen   Anfangsdrücken   der Abgase zu arbeiten oder vor oder hinter den Filtersätzen zusätzlich Pumpen zur Förderung der Abgase durch die Filtersätze anzuordnen.

   Es wurden auch schon    Abgasreiniger vorgeschlagen,   bei denen die wieder mit Frischluft gemischten Abgase in einem elektrischen Hochspannungsfeld mit Ozon angereichert und die brennbaren Bestandteile unter Funkenbildung verbrannt werden. Eine derartige Ausführung lässt sich jedoch wegen der notwendigen Isolation, des grossen Geräteaufwandes und der zu Überschlägen führenden Verschmutzung der in den Abgasstrom einragenden Elektroden praktisch kaum und bei Kraftfahrzeugen noch weniger verwenden. 



   Die Erfindung betrifft nun eine Auspuffanlage der eingangs genannten Art und besteht im wesentlichen darin, dass die sich vorzugsweise an eine leere Expansionskammer anschliessenden Kammern mit Mischungen von Spänen, Geweben od. dgl. aus Metallen stark unterschiedlicher elektrolytischer Spannung gefüllt sind. Der Erfindung liegt somit im wesentlichen die Überlegung zugrunde, dass die Abgase an sich eine, wenn auch geringe elektrische Leitfähigkeit besitzen. Da die Abgase mit Metallen stark unterschiedlicher elektrolytischer Spannung in Berührung kommen, wirken sie zufolge ihrer elektrischen Leitfähigkeit ebenso, wie der Elektrolyt in einem elektrischen Element und es kommt zu einer Ablagerung der in ihnen enthaltenen, schädlichen Bestandteile an den eingesetzten Metallen.

   Die dabei auftretenden 

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   chemischen Reaktionen des Einsatzmaterials sind wesentlich geringer, als jene Reaktionen die etwa bei alleiniger Verwendung von Filter- und Kontaktmaterialien stattfinden, so dass es erst nach langer Betriebsdauer der Auspuffanlage zu Alterungserscheinungen der Metalleinsätze kommt, die im Laufe der Zeit ihre Auswechselung erforderlich machen. Es können jedoch billige Metalle für die Herstellung der Filtersätze Verwendung finden, so dass die für eine Neubeschickung der Auspuffanlage mit den Metallspänen, Geweben od. dgl. aufzuwendenden Kosten in erträglichen Grenzen bleiben. Im allgemeinen wird man so vorgehen, dass man die an die Expansionskammer anschliessenden Kammern mit höher hitzebestindigen Metallen als die folgenden Kammern beschickt.

   Beispielsweise können die Kammern - ausgehend von der auf die leere Expansionskammer folgenden Kammer mit Eisen, Kupfer und Eisen, Aluminium und Eisen in Span- oder Gewebeform beschickt sein, wobei bei dem bzw. den aus Eisen bestehenden Filtersätzen Stahlgussspäne und Reineisengewebe gemischt Verwendung finden können, da auch zwischen diesen eine elektrolytische Spannung vorhanden ist. Aluminium wird vorzugsweise erst in jenen Kammern verwendet, in denen die Abgase bereits abgekühlt sind, da Aluminium bekanntlich leicht sintert und daher bei der Verwendung in heissen Räumen rasch unwirksam würde. Neben der Entgiftung und Reinigung (Entqualmung) der Abgase ergibt sich bei der erfindungsgemässen Auspuffanlage auch eine beträchtliche Schalldämpfung. 



  In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen die leere Expansionskammer und die mit Metallspänen,-gewebenod. dgl. gefüllten Kammern wenigstens eine zusätzliche Kammer eingeschaltet, die in an sich bekannter Weise einen Oxydationsmitteleinsatz aufweist. Als Oxydationsmittel können beispielsweise Chromoxyde, Manganoxyde oder auch Eisenoxyd Verwendung finden. Durch die Oxydation erhalten die Abgaseeine Vorreinigung, insbesondere im Hinblick auf ihren Gehalt an Kohlenstoff, Kohlen-   
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 sich aber gleichzeitig eine Erhöhung des Druckes, so dass in weiterer Folge ein Teil des für das Durchdrücken der Abgase durch die nachfolgenden Kammern erforderlichen Druckes   Inder Auspuffanlage   selbst erzeugt wird.

   Damit wird erreicht, dass die Auspuffanlage trotz der vorgesehenen Entgiftung und Reinigung der Abgase keine Verschlechterung - in vielen Fällen sogar. eine Verbesserung - des Gesamtwirkungsgrades der Verbrennungskraftmaschine hervorruft. 



   Insbesondere bei grösseren Fahrzeugen, wie etwa bei Lastkraftwagen, besteht die Gefahr, dass die Oxydationsmitteleinsätze der Kammer zufolge   des grossen Abgasanfalles schnell verbjKmchtwerdenund   daher ersetzt werden müssen. Bei diesen grösseren Fahrzeugen und ebenso bei   stationären   Verbrennungskraftmaschinen ist es daher in Abänderung der oben beschriebenen Konstruktion vorteilhaft, wenn der leeren Expansionskammer eine mit einem Katalysatoreinsatz und einer Luftzuführung versehene Kammer unmittelbar nachgeschaltet ist. Die oben erwähnte, einen Oxydationsmitteleinsatz aufweisende Kammer kann hinter dieser der Nachverbrennung der Abgase dienenden Kammer angeordnet sein. Als Verbrennungskatalysator kommt beispielsweise Kupfer oder Nickel in Frage.

   Bei dieser Ausführung wird ein Grossteil der noch nicht oder nicht vollständig oxydierten Abgasbestandteile mit der Frischluft in der erwähnten Kammer verbrannt. Lediglichein geringer Anteilder Abgase verlässt diese Kammer zu wenig oxydiert und wird nun am Oxydationsmitteleinsatz einer endgültigen Oxydation unterzogen. Der bereits oben erwähnte, leere Expansionsraum ermöglicht es, dass die Abgase unter Überwindung eines nur geringen Widerstandes aus dem Motor in die   erfindungsgemässe Auspuffanlage   gelangen können. Der leere Expansionsraum wirkt für die Auspuffanlage ähnlich wie ein Windkessel. Die Abgase werden ihm im wesentlichen   stossweise zugeführt   und treten von ihm fast kontinuierlich in die Auspuffanlage aus.

   Durch die Anordnung von Kühlrippen und genügend vielen Auspuffkammem ist es sogar möglich, in der erfindungsgemä- ssen Auspuffanlage eine teilweise oder vollständige Kondensierung von Abgasbestandteilen zu erreichen. 



   Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens in einer gegebenenfalls leeren Kammer der Auspuffanlage Permanentmagnete oder Schwachstromelektroden eingebaut. Diese Teile unter-   stützen die Wirkung   der Metalleinsätze. Die erhitzten Auspuffgase enthalten eine grosse Anzahl ionisierter Teilchen, die im Feld der Permanentmagnete, das sie mit beträchtlicher Geschwindigkeit durcheilen, abgelenkt werden, wodurch sich eine besonders gute Durchwirbelung der Abgase und auch in weiterer Folge ein Anlagerung dieser ionisierten Teile an. der Wandung oder an den   Einsätzen der Kammern ergibt.   



  Die erwähnten Elektroden können beispielsweise an verschiedene Pole einer Gleichstromquelle ange-   schlossen sein. Anihnen tritt ebenso wie   an den Einsatzmetallen ein elektrolytischer Niederschlag der Abgasteilchen auf. 



   Damit eine besonders gute Durchwirbelung der Abgase erzielt wird, die deshalb wünschenswert ist, damit möglichst sämtliche Abgasteilchen während des Durchströmens durch die Auspuffanlage mehrmals mit den Metallen stark unterschiedlich elektrolytischer Spannung in Berührung kommen, weisen erfindungsgemäss die Trennwände zwischen den Kammern abwechselnd zentrale und periphere Überstromöff- 
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 schnürte und ausgebauchte Kammern miteinander abwechseln. Neben der Durchwirbelung wird durch die beiden letzterwähnten Massnahmen auch erreicht, dass jedes Abgasteilchen während des Durchströmens durch die Auspuffanlage einen möglichst langen Weg zurücklegen muss, durch den sowohl die Filterung als auch die Kühlung sowie die Schalldämpfung begünstigt wird. 



   In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine für grössere Kraftfahrzeugmotore, wie etwa die Dieselmotore von Lastkraftwagen bestimmte Auspuffanlage 
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2Fig. 4 eine für ein Motorrad (bzw. Moped) bestimmte Auspuffanlage ebenfalls im Längsschnitt. 



   Bei der Ausführung nach den Fig. 1-3 mündet ein mit den Motorzylinder verbundenes Rohr 1 in einen durch einen Deckel 2 verschlossenen Topf 3, der durch eine abgestufte Zwischenwand 4, die an einer Stelle eine Perforierung 5 aufweist, in zwei Kammern 6,7 unterteilt ist. Dabei steht die Kammer 6 mit der Kammer 7 über die Perforierung 5 der Zwischenwand 4 in Verbindung. Die Kammer 6 ist leer und bildet einen Expansionsraum, Die Kammer 7 ist mit einem metallischen, etwa aus Netzgeflechten gebildeten Katalysatoreinsatz 8 ausgestattet und kann über ein durch den Deckel 2 geführtes Rohr 9 mit
Frischluft beschickt werden. Die Kammer 7 ist über einen Rohrstutzen 10 mit einem Rohr 11 verbunden, das durch Trennwände 13,14 in Kammern 15, 16,17, 18,19, 20,21 unterteilt ist.

   Die Trennwände 13,
14 sind gewölbt und so angeordnet, dass jeweils ausgebauchte Kammern 15,17, 19, 21 und eingeschnür- te Kammern 16,18, 20 miteinander abwechseln. Ebenso sind die Trennwände 13, die zentrale Durch- trittsöffnungen 22 aufweisen, abwechselnd mit den Trennwänden 14, die periphere Durchtrittsöffnungen aufweisen, angeordnet. Die Kammer 15 besitzt einen Oxydationsmitteleinsatz. Als Oxydationsmittel kommt beispielsweise Chromoxyd oder Eisenoxyd in Frage. Als Katalysator in der Kammer 7 kann Kupfer oder Nickel Verwendung finden. Die Kammem 16,17, 19,20, 21 sind mit Spänen, Geweben od. dgl. aus Metallen stark unterschiedlicher elektrolytischer Spannung gefüllt. Die Beschickung wird so gewählt, dass in den Kammern 16,17 höher hitze-und sinterungsbeständige Metalle als in den Kammern 19-21 als Füllung Verwendung finden. Die Kammer 18 ist leer gelassen.

   In dieser Kammer sind Permanentmagnete 24 eingebaut. Das Ende der Kammer 21 ist durch eine zur Gänze perforierte Trennwand 25 abgeschlossen. Der hinter dieser Trennwand liegende Raum 26 des Rohres ist durch einen Deckel 27 abgeschlossen, von dem   aus ein übliches Au! puffendrohr28, das allenfalls als Aispuffduse ausgebildet sein kann,   ins Freie führt. Vom Boden der Kammer 26 führt weiterhin ein Austrittsstutzen 29 ins Freie, der zur Ableitung verflüssigter Abgasbestandteile dient. 



   Beim Betrieb können die über das Rohr 1 eintretenden Abgase in der Kammer 6 vorexpandieren und werden von dort der Kammer 7 zugeleitet, in der unter der Einwirkung des Katalysators die in den Abgasen enthaltenen brennbaren Bestandteile zum Grossteil mit der Frischluft verbrannt werden. Die Auspuffgase gelangen dann in die Oxydationskammer 15, in der eine praktisch vollständige Oxydation der noch nicht oxydierten Gasbestandteile stattfindet. Die nunmehr in   dieKam] neml6   und 17 gelangenden Abgase wirken als Elektrolyt für die dort enthaltenen Metalle verschieden hoher elektrolytischer Spannung, so dass sich bereits in diesen Kammern ein verhältnismässig grosser Anteil der schwebenden Abgasteilchen an den Metallen ablagert.

   Die Abgase gelangen nunmehr in die Kammer 18, wo ihre ioniserten Teile im Feld der Permanentmagnete 24 eine Ablenkung erfahren, die sowohl eine gute Durchwirbelung der Abgase als auch einen teilweisen Niederschlag der erwähnten Teilchen zur Folge hat. In den folgenden Kammern   19 - 21   findet ein weiterer elektrolytischer Niederschlag der Abgasteilchen an den Metallfüllungen statt. Gleichzeitig werden die Abgase gekühlt und zum Teil kondensiert. Der Rest der Abgase kann über das Mundstück   28 ins   Freie austreten. Die kondensierten Bestandteile der Abgase wer- den über das Rohrstück 29 abgeleitet. 



   Die Auspuffanlage nach Fig. 4 besteht aus einer Schale 30, die durch einen aufgeschraubten (nicht dargestellten) Deckel verschliessbar ist. Es wäre auch möglich, an Stelle des Deckels eine zweite vorzugsweise zur ersten symmetrisch ausgebildete Schale vorzusehen. Die Schalen werden aus Leichtmetall, Stahlblech oder hitzebeständigem Kunststoff in einem   Press- oder Spritzgussverfahren hergestellt   Beim Ausführungsbeispiel ist der von der Schale 30 und dem Deckel eingeschlossene Hohlraum über einen Rohransatz 31 mit den Abgasen beschickbar, während für den Austritt der Abgase ein Endrohr 32 dient. Der Hohlraum ist durch gekrümmte Trennwände 33, 34, 35,36 der Schale in Kammern 37, 38, 39, 40,41 unterteilt, die miteinander über wechselweise peripher und zentral angeordnete Öffnungen 42, 43 in Verbindung stehen.

   Durch richtige Wahl   derGrösse undAnordnung   dieser Öffnungen ist es möglich, die Schalldämpfung abzustimmen und damit die Auspuffanlage an die Gegebenheiten des Motors anzugleichen. Die Kammer 37 ist leer und dient als Expansionskammer. Die Kammer 38 nimmt einen Oxydationsmitteleinsatz auf und die Kammern 39 und 40 sind wieder mit Geweben, Spänen od. dgl. aus Metallen stark unterschiedlicher Spannung gefüllt. Die Kammer 41 ist wieder leer.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Auspuffanlage für Verbrennungsmotore, insbesondere für Fahrzeugmotore, mit mehreren hintereinander geschalteten Kammern, dadurch gekennzeichnet, dass die sich vorzugsweise an eine leere Expansionskammer (6, 37) anschliessenden Kammern (16, 17, 19, 20, 21, 39, 40) mit Mischungen von Spänen, Geweben od. dgl. aus Metallen stark unterschiedlicher elektrolytischer Spannung gefüllt sind.
    2. Auspuffanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Expansionskammer (6,37) und die mitMetallspänen,-gewebenod. dgl. gefüllten Kammern (16, 17, 19, 20, 21, 39, 40) wenigstens eine zusätzliche Kammer (15, 38) eingeschaltet ist, die in an sich bekannter Weise einen Oxydationsmitteleinsatz aufweist, 3. Auspuffanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Expansionskammer (6) eine mit einem Katalysatoreinsatz (8) und einer Luftzuführung (9) versehene Kammer (7) unmittelbar nachgeschaltet ist.
    4. Auspuffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einer gegebenenfalls leeren Kammer (18) Permanentmagnete (24) oder Schwachstromelektroden eingebaut sind.
    5. Auspuffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (13,14,33,34,35,36), zwischen den Kammern (15-21), (37-41) abwechselnd zentrale und periphere Überströmöffnungen (22, 23, 42, 43) aufweisen.
    6. Auspuffanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei gewölbten Trennwänden (13, 14, 33, 34, 35, 36) eingeschnürte und ausgebauchte Kammern (16, 18, 20 bzw. 15, 17, 19, 21, 38, 40 bzw. 37, 39, 41) miteinander abwechseln.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2827591A1 (de) * 1978-06-23 1980-01-31 Volkswagenwerk Ag Schalldaempfer fuer kraftfahrzeuge

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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