DE1019510B - Aus einer im Eingangsteil eines Mischraumes angeordneten Abgasduese und einem dem Mischraum nachgeschalteten Diffusor bestehende sowie mit Mitteln zur Schalldaempfung ausgeruestete Ejektoranlage - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einer im Eingangsteil eines Mischraumes angeordneten Abgasdüse und einem dem Mischraum nachgeschalteten Diffusor bestehende sowie mit Mitteln zur Schalldämpfung ausgerüstete Ejektoranlage zur Förderung der Kühlluft für eine insbesondere zum Antrieb' eines Fahrzeuges dienende Brennkraftmaschine durch Ausnutzung der Auspuffgase.

Es sind bereits kühlluftfordernde Abgasejektoren für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen worden, bei welchen die Ejektordüse in einen konisch zulaufenden Saugraum ragt, an welchen sich unmittelbar ein Diffusor anschließt. In Fortsetzung des Diffusors ist ein bei rein abgasführenden Leitungen üblicher, mit einer Vielzahl von Drosselstellen ausgestatteter Schalldämpfer vorgesehen. Die Abgase strömen unmittelbar nach Verlassen der Düse in den Diffusor, welcher eine Verminderung der Geschwindigkeit des Abgasstrahles bewirkt. Dadurch wird die Schleppkraft des Abgasstrahles, mit welcher dieser auf die abzuführende Kühlluft einwirkt, bereits unmittelbar nach Verlassen der Abgasdüse stetig vermindert. Da außerdem eine Stabilisierung der beiden Gasströme nicht stattfindet, ist der Wirkungsgrad der Anlage gering und die Kühlwirkung ungenügend. Durch die Drosselstellen der sich an den Diffusor anschließenden Schalldämpfer wird fortlaufend eine Energieumsetzung des Luft-Abgas-Gemischstromes bewirkt, und zwar Umsetzung der Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie und umgekehrt, die mit entsprechenden Verlusten arbeitet, welche durch den nachfolgenden Luft-Abgas-Strom ausgeglichen werden müssen. Damit wird zwangläufig von vornherein ein beträchtlicher Teil der Abgasenergie zur Überwindung des Widerstandes im Schalldämpfer verwendet, so· daß auch durch diesen Umstand eine bedeutende Verschlechterung des Kühllufteffektes des Abgasejektors erfolgt.

Es wurde auch vorgeschlagen, einen kühlluftfördernden Abgas ejektor ohne einen sich anschließenden Schalldämpfer vorzusehen. Die durch die Abgassäule verursachten pulsierenden Schallwellen erzeugen jedoch Geräusche solcher Lautstärke, daß eine derartige Anlage überhaupt nicht für den praktischen Gebrauch in Frage kommt. Auch eine Ummantelung der ins Freie führenden Ableitung mit schalldämpfendem Material bewirkt keine wesentliche Herabsetzung der Geräusche, da insbesondere die am meisten störend empfundenen Schallwellen hoher Frequenz unbehindert ins Freie treten können. Hierzu wurde für rein abgasführende Leitungen vorgeschlagen, neben dem üblichen, die niederen Frequenzen absorbierenden Schalldämpfer einen solchen für hochfrequente Schwingungen zusätzlich in die Abgasleitung einzubauen. Diese zusätzliche Dämpfungsvorrichtung besteht aus einem senkrecht

Aus einer im Eingangsteil eines
Mischraumes angeordneten Abgasdüse

und einem dem Mischraum

nachgeschalteten Diffusor bestehende

sowie mit Mitteln zur Schalldämpfung

ausgerüstete Ejektoranlage

Anmelder:

Dr. Ing. h. c. F. Porsche K. G._f

Stuttgart-Zuffenhausen,

Neckarsulmer Str. 85

Karl Rabe, Korntal (Württ.),

und Dipl.-Ing. Egon Forstner, Stuttgart-Degerloch,
sind als Erfinder genannt worden

zur Strömungsrichtung der Abgase in der Abgasleitung eingebauten schallabsorbierenden Körper, wobei die Ableitung für die Abgase von dem Körper mit stumpfem Winkel abgeht. In diesem Bereich der Abgasleitung stauen sich die Abgase und werden lediglich durch die. Energie der nachströmenden Abgase weitergeleitet. Eine derartige Ausbildung und Anordnung von Schalldämpfern ist für die Verwendung bei Ejektoranlagen ungeeignet, da sie solche Energieverluste bringen, daß eine nicht genügende Kühlluftmenge gefördert wird. Diese Vorrichtungen können deshalb keine zufriedenstellende Lösung der Schalldämpfung bei den bekannten kühlluftfördernden Anlagen bringen.

Es wurde erstmalig erkannt, daß eine für den praktischen Gebrauch geeignete kühlluftfördernde Ejektoranlage die Erfüllung folgender Bedingungen voraussetzt: große Schleppkraft sowie eine gute Schleppwirkung des Abgasstrahles, eine die Randwirbel vermeidende Mischstrecke, eine Schalldämpfung ohne Rückwirkung auf die Strömung des Gasgemisches und einen stetigen Ausgleich der Druckverluste, die das Gasgemisch beim Durchströmen der Leitung erfährt.

Dieses Problem wurde gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Länge des rohrförmigen Mischraumes ein Mehrfaches seines Innendurchmessers beträgt und daß zwischen dem Diffusor und einer Abführungsleitung für das Luft-Abgas-Gemisch eine Kammer geschaltet ist, an -deren perforierter sowie

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mit Absorptionsmasse ausgekleideter Rückwand, auf die der Luft-Abgas-Strom nach seinem Austritt aus dem Diffusor im wesentlichen senkrecht auftritt, das Abgas-Luft-Gemisch zur Abführungsleitung hin um etwa 90 bis 180° umgelenkt wird, wobei die Querschnitte der zur Abgas-Luft-Führung dienenden Teile so gewählt sind, daß ein Stau im Abgas-Luft-Strom nicht eintritt. Das Mischrohr bildet jene Strecke der Ableitung, auf welcher der Abgasstrahl seine Schleppkraft an die abzusaugende Kühlluft abgibt, und muß deshalb eine Länge, die ein Mehrfaches seines Innendurchmessers beträgt, aufweisen, die den Mischvorgang zwischen den Abgasen und der Kühlluft ermöglicht. Andererseits begünstigt ein über jene notwendige Länge hinaus verlängertes Mischrohr die Bildung einer übermäßigen Turbulenz, die als Strömungswiderstand den Wirkungsgrad der Anlage verschlechtert. Dem Diffusor ist eine Kammer nachgeschaltet, die eine schalldämpfende Umlenkwand aufweist, durch welche eine Absorption insbesondere der am meisten störend empfundenen Schallwellen hoher Frequenz stattfindet. Schließlich sind die Querschnitte der Leitung für das Gasgemisch derart bemessen, daß einmal keine Staubildung einsetzt und ein andermal eine zumindest den diversen Verlusten entsprechende Energieumsetzung, und zwar der Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie, stattfindet.

Weiter ist bei einer Ejektoranlage mit Umlenkung des Abgas-Luft-Gemisches zwischen Diffusor und Abführungsleitung um 180° vorgesehen, daß die Ein- und Austrittsöffnungen der Umlenkkammer in einer zur Achse des Mischrohres und des Diffusors senkrecht stehenden Ebene übereinanderliegen. Dadurch wird eine günstige Strömung des Gasgemisches erreicht und gleichzeitig eine kompakte, in ein Fahrzeug günstig unterzubringende Anlage geschaffen. Da die mit schalldämpfendem Material versehene Stirnwand der Kammer unmittelbar dem Gasstrom ausgesetzt ist, wird sie durch Brennstoffrückstand verschmutzt. Um die schallabsorbierende· Wirkung des Materials erhalten zu können, ist deshalb gemäß der Erfindung weiter vorgesehen, daß die Rückwand der Umlenkkammer mit dieser lösbar verbunden ist. Dadurch kann das schalldämpfende Material leicht gereinigt bzw. ersetzt werden.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.

Der Zylinder 1 samt dem Zylinderkopf 2 einer luftgekühlten Brennkraftmaschine ist von Luftleitblechen 3 umgeben, die auf der Auspuffseite des Motors in einem saugrohrartigen Stutzen 4 auslaufen. An den Stutzen schließt sich ein Mischrohr 7 an, welches durch einen Diffusor 8 fortgesetzt wird.

In den Stutzen 4 mündet eine Auspuffleitung 5, welche an ihrem Ende mit einer Treibdüse 6 versehen ist. Der Abgasstrahl, welcher durch die Düse 6 gegenüber seiner Strömungsgeschwindigkeit in der Abgasleitung 5 beschleunigt wird, bewirkt bei seinem Austritt, aus der Düse in den Stutzen 4 bzw. das Mischrohr 7 ein Absaugen der Kühlluft, die sich innerhalb der Luftleitbleche 3 um den Zylinder 1 und Zylinderkopf 2 der Brennkraftmaschine befindet. Durch den durch das Absaugen der Kühlluft hervorgerufenen Druckabfall wird frische Kühlluft zwischen die Luftleitbleche 3 für die Brennkraftmaschine nachgesaugt, wobei sich dieser Vorgang beim Betrieb der Brennkraftmaschine fortlaufend und im wesentlichen kontinuierlich fortsetzt.

Durch die mittels der Düse bewerkstelligte Beschleunigung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgasstrahles wird die Schleppkraft desselben erhöht, mit welcher er auf die mitzureißende Kühlluft einwirkt. In dem Mischrohr 7 werden die beiden Ströme konsolidiert. Um dies bewirken zu können, weist das Mischrohr eine Länge auf, die ein Mehrfaches seines Innendurchmessers beträgt. Bei einem übermäßig langen Mischrohr steigen die Reibungsverluste, und es wird die Bildung" einer starken Turbulenz begünstigt, zu deren Überwindung der Abgasstrahl einen nicht unbedeutenden Teil seiner Energie verwenden muß. Durch diesen Stau des Luft-Gas-Gemisches im Mischrohr 7 würde die Förderung der Kühlluft vermindert. In dem an das Mischrohr sich anschließenden Diffusor 8 findet eine Energieumsetzung statt, wodurch die Reibungsverluste des Luft-Gas-Stromes vermindert und durch die Drucksteigerung ausgeglichen werden.

Auf diesem Prinzip der Energieumsetzung ist auch eine sich an den Diffusor 8 anschließende Kammer 9 aufgebaut, in welcher eine Umlenkung des Luft-Gas-Stromes um 180° erfolgt. Die dem Strom unmittelbar entgegenstehende Wand 10 der Kammer ist hierbei mit schalldämpfendem Material 12, beispielsweise Glaswolle, versehen, welches hinter einem perforierten Einsatzstück 11 angeordnet ist. Das Einsatzstück 11 und die hintere Wand 10 samt dem dazwischen untergebrachten schalldämpfenden Material 12 sind durch Schrauben 13 an einem Flansch 14 der Umlenkkammer 9 befestigt. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, das schalldämpfende Material leicht reinigen bzw. austauschen zu können.

Das aus dem Diffusor 8 strömende Luft-Gas-Gemisch wird durch das Einsatzstück 11 abgelenkt, wobei gleichzeitig eine Absorbierung von Schallwellen stattfindet. Hierbei werden auch die Schallwellen hoher Frequenz, die als besonders störend empfunden werden, vernichtet oder zumindest sehr stark gedämpft.

Aus der Kammer 9 strömt das Luft-Gas-Gemisch in eine Leitung 15, welche an zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen endet. Da auch der Querschnitt für das Ausströmen des Luft-Gas-Stromes ins Freie größer ist als der der Leitung 15, wirkt die ganze Leitung vom Diffusor 8 bis zu den Ausströmöffnungen 16 ähnlich wie ein verlängerter Diffusor, in welchem keine Vernichtung der Abgasenergie wie bei den Schalldämpfern für rein abgasführende Leitungen stattfindet, sondern lediglich eine Umwandlung der anfänglich hohen Geschwindigkeitsenergie des Stromes in Druckenergie.

Claims (3)

PaTENTANSPKÜCHE:

1. Aus einer im Eingangsteil eines Mischraumes angeordneten Abgasdüse und einem dem Mischraum nachgeschalteten Diffusor bestehende sowie mit Mitteln zur Schalldämpfung ausgerüstete Ejektoranlage zur Förderung der Kühlluft für eine insbesondere zum Antrieb eines Fahrzeuges dienende Brennkraftmaschine durch Ausnutzung der Auspuffgase, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des rohrförmigen Mischraums (7) ein Mehrfaches seines Innendurchmessers beträgt und daß zwischen den Diffusor (8) und eine Abführungsleitung (15) für das Luft-Abgas-Gemisch eine Kammer (9) geschaltet ist, an deren perforierter (11) sowie mit Absorptionsmasse (12) ausgekleideter Rückwand (10), auf die der Luft-Abgas-Strom nach seinem Austritt aus dem Diffusor im wesentlichen senkrecht auftrifft, das Abgas-Luft-Gemisch zur Abführungsleitung hin um etwa 90 bis 180° umgelenkt wird, wobei die Querschnitte

der zur Abgas-Luft-Führung dienenden Teile so gewählt sind, daß ein Stau im Abgas-Luft-Strom nicht eintritt.

2. Ejektoranlage nach Anspruch 1 mit Umlenkung des Abgas-Luft-Gemisches zwischen Diffusor und Abführungsleitung um 180°, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Austrittsöffnungen der Umlenkkammer in einer zur Achse des Mischrohres und des Diffusors senkrecht stehenden Ebene übereinanderliegen.

3. Ejektoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwand der Umlenkkammer mit dieser lösbar verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 731 808, 467 513, 297;

österreichische Patentschrift Nr. 153 438; schweizerische Patentschrift Nr. 232 987; französische Patentschriften Nr. 854 474, 556 947.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen