DE1074918B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Um eine vollständige Verbrennung der Abgase von Brennkraftmaschinen zu erreichen, ist es bekannt, eine oder mehrere Nachverbrennungskammern anzuordnen und diese mit einem Katalysator oder einer Glühbzw. Zündeinrichtung, beispielsweise einer elektrisch Ixiheizten Glühspirale oder einer Zündkerze, zu versehen. Katalysator, Glüh- und Zündeinrichtung wirken hierbei auf die an ihr vorbeiströmenden Abgase ein.

Bei Abgasanlagen, die der Schalldämpfung bei Brennkraftmaschinen dienen, ist es weiterhin bekannt, die Enden 'einer gabelförmig verzweigten Auspuffleitung gegeneinander zu richten. Diese derart in einen Auspuff topf geführten Leitungen wirken gegebenenfalls mit anderen Mitteln, z. B. zur Erzeugung einer Drehbewegung, zusammen, um eine besonders gute Dämpfung des Schalles und/oder ein allen Betriebszuständen angepaßtes Ausfließen der Abgase zu erreichen. Auch wurde durch entsprechende Zusammenführung von Leitungen eines oder mehrerer Zylin- der eine verbesserte Saugwirkung auf die Zylinder der Brennkraftmaschine angestrebt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, die Nachverbrennung in der Abgasanlage zu fördern und die Qualmbildung von Zweitaktbrennkraftmaschinen zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die günstigste Wirkung des Katalysators bzw. der Glüh- oder Zündeinrichtung eine bestimmte Anordnung desselben erfordert und daß insbesondere durch Verminderung der Geschwindigkeit des Auspuffgases an einer bestimmten Stelle derart, daß die örtliche Gasgeschwindigkeit nicht größer als die Verbrennungsgeschwindigkeit ist, sowie durch die Schaffung einer Zone erhöhter Temperatur im Bereich der Geschwindigkeitsverminderung· unter verhältnismäßig geringem Aufwand eine Nachverbrennung des von der Brennkraftmaschine in den Auspuff gelangten Kraftstoffes (Benzin-Öl-Gemisch) erreicht werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein in an sich bekannter Weise die Nachverbrennung fördernder Katalysator bzw. eine Glüh- oder Zünd-

y eine

in dem zwischen den gegeneinander geeinrichtung

richteten Enden einer gabelförmig verzweigten Auspuffleitung liegenden Spalt angeordnet ist.

Durch den gegenseitigen Aufprall der aus der Abgasleitung austretenden Gase wird eine Stauzone mit erhöhtem Verbrennungsdruck erreicht. Dieser hat seinerseits eine Temperaturerhöhung zur Folge, wodurch die Verbrennungsbedingungen günstiger als in der Abgasleitung selbst sind. Außerdem findet durch den gegenseitigen Aufprall der Ölteilchen eine zusätzliche Zerstäubung statt.

Durch die Anordnung des Katalysators bzw. der Glüh- oder Zündeinrichtung in dieser Stauzone können Abgas anlage
für Zweitaktbrennkraftmaschine!!

Anmelder:

Friedrich Boysen,

Stuttgart-Heumaden, Am Sonnenweg 29

Friedrich Boysen, Stuttgart-Heumaden,
ist als Erfinder genannt worden

nun die günstigen Vorbedingungen für eine vollkommene Verbrennung voll ausgenutzt werden. Katalysator, Glüh- und Zündeinrichtung können infolge des örtlichen Stauens der Gase genügend lange auf die einzelnen Gasteilchen einwirken, um deren Zündung mit Sicherheit zu bewirken.

Die die Nachverbrennung fördernde Glüheinrichtung kann in an sich bekannter Weise aus einem Glüheinsatz bestehen, welcher z. B. als Glühscheibe oder Glühgitter ausgebildet ist. Um eine besonders gute Wirksamkeit zu erreichen, kann dieser zweckmäßig im Brennpunkt des Verbrennungsraumes angeordnet werden.

Um ferner eine unangenehme Rückwirkung auf die Motorleistung zu vermeiden, derart, daß der Verbrennungsraum nur örtlich wirksam wird, also kein statischer Gegendruck in der Abgasleitung entsteht, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung der Abstand der Enden der Auspuffleitung zwischen dem 0,4- und l,5fachen des Durchmessers dieser Leitungsenden bemessen.

Die gabelförmig verzweigte Auspuffleitung kann in an sich bekannter Weise an einen oder mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine angeschlossen sein. Weiterhin können die Leitungsenden und der dazwischenliegende Spalt in bekannter Weise innerhalb einer Kammer angeordnet sein; diese kann den Vorschalldämpfer eines Hauptschalldämpfers bilden. Dadurch werden die in der Kammer befindlichen Gase aufgeheizt und gelangen mit verhältnismäßig hoher Temperatur in den nachfolgenden Schalldämpfer, so daß etwa noch unverbrannte ölteilchen nachträglich λ-erbrannt werden. Auch kann die Kammer als Nachbrenner dienen.

An Stelle eines Verbrennungsraumes können in bekannter Weise mehrere Verbrennungsräume hintereinander angeordnet sein; desgleichen kann je ein Verbrennungsraum an jedem Abgasstutzen oder für

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mehrere Abgasstutzen gemeinsam vorgesehen sein. Die Verbrennung kann dadurch begünstigt werden, daß man die Innenteile des Schalldämpfers aus leicht aitfheizbaren Blechen fertigt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht. Diese zeigt in

Abb. 1 eine Abgasanlage nach der Erfindung mit angeschlossenem Schalldämpfer, in Seitenansicht geschnitten,

Abb. 2 die Abgasanlage in anderer Ausführung, in Seitenansicht geschnitten,

Abb. 3 die gabelförmig verzweigte Auspuffleitung mit im Spalt zwischen den gegeneinander gerichteten Leitungsenden liegendem Glühgitter, in Seitenansicht geschnitten, Abb. 4 das Glühgitter in Draufsicht,

Abb. 5 wie Abb. 3, jedoch mit eingebauter Glühscheibe,

Abb. 6 die Glühscheibe in Draufsicht,

Abb. 7 wie Abb. 3, jedoch mit eingebautem Glühgitterkorb,

Abb. 8 den Glühgitterkorb in Draufsicht und

Abb. 9 wie Abb. 3, jedoch mit eingebauter Zündkerze.

An dem Zweitaktmotor 1 ist der Auspuffsammler 2 in üblicher Weise angeordnet. An diesen ist die Abgasleitung 3 angeschlossen, welche gabelförmig ausgebildet ist, wobei zwischen den Enden 5 der beiden Gabelzweige 4 ein spaltförmiger Verbrennungsraum 6 entsteht. Zu diesem Zweck muß der gegenseitige Abstand der Leitungsenden 5 zwischen dem 0,4- und l,5fachen des Leitungsdurchmessers liegen. Damit die aus der Abgasleitung 3 austretenden Gase in den Schalldämpfer weitergeleitet werden können, sind die Leitungsenden 5 und der dazwischenliegende Spalt in bekannter Weise innerhalb einer Auffangkammer 7 angeordnet, die zweckmäßig als Vorschalldämpfer dient. An diese schließt sich der eigentliche Schalldämpfer 8 an, der in üblicher Weise als akustischer Kettenleiter od. dgl. ausgebildet sein kann.

In Abb. 2 ist eine andere Ausführungsart der Abgasanlage gezeigt. In diesem Fall sind die Abgasstutzen 9 unmittelbar gabelförmig geteilt und gegeneinandergeleitet und von einer gemeinsamen Auffangkammer 10 umgeben. An diese schließt sich wiederum in bekannter Weise der Schalldämpfer an. Natürlich können die Abgasstutzen 9 auch wie die Abgasleitung 3 in Abb. 1 von je einer Auffangkammer 7 umgeben sein, die in einen gemeinsamen Schalldämpfer mündet. Die Auffangkammer 7 kann z. B. kugel-, linsen- oder birnenförmig ausgebildet werden.

Um eine frühzeitige Verbrennung der in den Abgasen befindlichen öltropfen einzuleiten, ist im Spalt zwischen den Enden 5 der Abgasleitung 3 oder der Abgasstutzen 9 ein Katalysator bzw. eine Glüh- oder Zündeinrichtung angeordnet. Diese kann in Form von elektrisch heizbaren Glüheinsätzen 11 ausgebildet sein, welche aus Glühgittern 12, Glühscheiben 13 oder Glühkörben 14 bestehen. Schließlich kann zwischen den Leitungsenden 5 auch eine Zündkerze 15 angeordnet sein.

Die Wirkungsweise der gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 bekannten Abgasanlage ist folgende:

Wenn aus den Enden 5 der gabelförmigen Zweige 4 der Abgasleitung 3 oder der Abgasstutzen 9 unverbranntes Abgasölgemisch austritt, so prallt dieses in dem Spalt 6 zusammen. Durch die bei dem gegenseitigen Zusammenprall bewirkte Druckerhöhung tritt eine Temperaturerhöhung ein, so daß das im Spalt 6 befindliche Abgasölgemisch eine höhere Temperatur aufweist als die in der Abgasleitung 3 befindlichen Gase. Gleichzeitig tritt durch den Zusammenprall der Gase eine Stauwirkung ein, welche die Bewegungsgeschwindigkeit herabsetzt. Dadurch wird eine Stauzone geschaffen, in der die Entzündungsgeschwindigkeit die Bewegungsgeschwindigkeit überschreitet. Schließlich findet durch den gegenseitigen Aufprall der Gase eine Zerstäubung der darin enthaltenen öltröpfchen statt. Dadurch sind die drei wesentlichen Voraussetzungen für eine Verbrennung gegeben.

Durch die nun einsetzende Verbrennung der ölrückstände wird die Auffangkammer 7 aufgeheizt, bis ihre Innentemperatur die Entzündungstemperatur erreicht. Von nun an findet die Verbrennung auch unmittelbar in ihr statt, d. h., etwaige noch nicht verbrannte Ölrückstände werden in ihr verheizt. Zu diesem Zweck wird die Auffangkammer zweckmäßig in an sich bekannter Weise mit einem wärmedämmenden Material umgeben. Die nunmehr verbrannten ölrückstände gelangen in den Schalldämpfer 8 und heizen dessen leicht erwärmbare Innenteile 16 auf, so daß etwaige noch nicht verbrannte ölteile zur Verbrennung gelangen.

Dieser bekannte Vorgang spielt sich mit dem erfindungsgemäß im Spalt 6 angeordneten Katalysator oder der Glüheinrichtung 12, 13, 14 schon bei einer niedrigeren Abgastemperatur ab. Die Verbrennung wird also dadurch früher und zuverlässiger eingeleitet. Gegebenenfalls kann auch der Katalysator elektrisch aufgeheizt werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Zündung durch eine Zündkerze 15 vorzunehmen. Dieses hat den Vorteil, daß man die Zündung steuern kann, d. h. denjenigen Zeitpunkt auswählt, der für den Verbrennungsanfang am günstigsten ist. Dieses ist z. B. für eine eventuelle Resonanzaufladung wichtig. In diesem Fall wird man den Zündungszeitpunkt nämlich so wählen, daß ein Teil der Abgase schon abgeströmt ist, die Spülgase sich aber noch in der Abgasleitung befinden. Die durch die Verbrennung hervorgerufene Druckwelle setzt sich in den Zylinder fort, so daß dieser eine Druckaufladung erhält. Je nach Länge der jeweils vorhandenen Abgasleitung kann man den Zündzeitpunkt so wählen, daß man eine verstärkte Resonanzaufladung erhält. Man kann aber auch die Abgasleitung so kurz wählen, daß man über einen bestimmten Drehzahlbereich eine resonanzunabhängige Druckaufladung erhält. In beiden Fällen findet eine entsprechende Leistungssteigerung statt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Abgasanlage für Zweitaktbrennkraftmaschine, bei der die Enden der gabelförmig verzweigten Auspuffleitung gegeneinander gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Spalt (6) zwischen den Leitungsenden (5) ein in an sich bekannter Weise die Nachverbrennung fördernder Katalysator oder eine Glüh- bzw. Zündeinrichtung angeordnet ist.

2. Abgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glüheinrichtung in an sich bekannter Weise als Glühgitter (12), Glühscheibe (13) oder Glühkorb (14) und die Zündeinrichtung als Zündkerze (15) ausgebildet ist.

3. Abgasanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Enden (5) der Auspuffleitung zwischen dem 0,4- und l,5fachen des Durchmessers dieser Leitungsenden liegt.

4. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gabelförmig

verzweigte Auspuffleitung (3; in an sich bekannter Weise an einen oder mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

5. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsenden (5) und der dazwischenliegende Spalt (6) in bekannter Weise innerhalb einer Kammer (7) angeordnet sind und daß diese vorzugsweise den Vorschalldämpfer eines Hauptschalldämpfers bildet.

6. Abgasanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise meh-

rere geschlossene Kammern (7) hintereinandergeschaltet sind.

7. Abgasanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenteile aus leicht aufheizbaren Blechen bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 354914, 355 623, 910, 428 695, 938 690;

schweizerische Patentschrift Nr. 169 140; MTZ 1957, S. 13 bis 16.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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