DE1294393B

DE1294393B - Auspufftopf fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1294393B
Application number: DEK56331A
Authority: DE
Original assignee: KLEIN FERDINAND
Current assignee: KLEIN FERDINAND
Priority date: 1965-06-08
Filing date: 1965-06-08
Publication date: 1969-05-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Auspufftopf mit einem zylindrischen Gehäuse, an dessen einem Ende ein Abgaseinlaßrohr und an dessen anderem Ende ein Abgasauslaßrohr befestigt sind, wobei das Abgaseinlaßrohr über etwa die ganze Länge des Gehäuses in dieses hineinragt und mit einer tangentialen Durchtrittsöffnung für die Abgase in einen umgebenden Ringraum versehen ist, dessen Wandung perforiert und von einem weiteren mit porösem Material gefüllten Ringraum umgeben ist.
Auspufftöpfe an Kraftfahrzeugen haben außer die Schalldämpfung im wesentlichen die Aufgabe, die aus dem Motor austretenden noch sehr heißen Abgase zu reinigen, gegebenenfalls zu entgiften und schließlich so weit abzukühlen, daß sie beim Austreten ins Freie keine schädlichen Wirkungen mehr auslösen können.
Es sind bereits zahlreiche Konstruktionen von verschiedenartigen Auspuffanlagen bekanntgeworden, die sämtlich im wesentlichen aus einem Gehäuse bestehen, in welchem Querwände und Schichten so angeordnet sind, daß die Abgase labyrinthartige Wege strömen müssen. Durch die vielfache zickzackförmige Umlenkung, wobei die Gase im allgemeinen senkrecht auf Querwände bzw. Prallflächen auftreffen, tritt ein Stau der Abgase im Auspufftopf ein, der die Leistung des Motors erheblich vermindert. Durch das Auftreffen des Abgasstroms auf die Prallwände treten zusätzliche Geräusche auf, die der Hauptaufgabe der Auspuffanlage, der Geräuschverminderung, entgegen gerichtet sind.
Dadurch, daß sich die Abgase bei den bekannten Auspuffanlagen durch Rohrleitungen, Umlenkkanäle, Trennwände usw. hindurchzwängen müssen, besteht die Gefahr, daß sich Rückstände von unverbrannten Teilen an ungewünschten Stellen ansetzen und dadurch die oben erläuterten Nachteile noch vergrößern.
Es ist bereits ein Schalldämpfer bekanntgeworden, bei welchem dem Schalldämpfergehäuse ein mit porösem Material angefüllter Nebenraum zugeschaltet ist, in den der Abgasstrom durch Öffnungen eintreten kann. Dieser Schalldämpfer ist mit einem zylindrischen Gehäuse ausgestattet, an dessen einem Ende ein Abgaseinlaßrohr und an dessen anderem Ende ein Abgasauslaßrohr befestigt ist, das über etwa die gesamte Länge des Gehäuses in dieses hineinragt und mit einer tangentialen Durchtrittsöffnung für die Abgase in einen umgebenden Ringraum versehen ist, der von einem weiteren mit porösem Material angefüllten Ringraum umgeben ist, wobei die Wandung des inneren Ringraums perforiert ist. Das Einlaßrohr weist jedoch nur an den beiden Enden verhältnismäßig kurze Düsen auf, durch welche die Abgase hindurchtreten können. Infolge der großen Abgasmenge muß die Geschwindigkeit in diesen Düsen außerordentlich groß sein, so daß die beiden Abgasströme zur Erzielung einer Verwirbelung aufeinanderprallen. Die Abgase treten dann auf sehr komplizierten Wegen aus und verlassen das Abgasauslaßrohr. Es treten hier die gleichen Nachteile auf, die oben beschrieben wurden. Es kommt hinzu, daß das poröse Material im Ringraum nicht als mechanischer Filter wirken kann, da der Abgasstrom diesen Raum nicht durchströmt; vielmehr soll die perforierte Wandung nur dazu dienen, den durch das Aufeinandertreffen der Teilströme entstehenden Druck in den Nebenraum entweichen zu lassen. Bekannt ist ferner eine Abgasanlage mit Funkenfänger für Brennkraftmaschinen, bei dem die glühenden Teilchen durch Zentrifugalwirkung der in Rotation versetzten Abgase abgeschleudert werden.
Bei einem weiteren Auspufftopf für Brennkraftmaschinen treten die Gase durch schlitzförmige Öffnungen in ein Expansionsgefäß ein und prallen gegeneinander, so daß die im Aufprall sich bildende Gasplatte gegen das Auslaufende eines zylindrischen oder konischen Expansionsgefäßes sich vorschiebt und über den Rand des Rohrs in umgekehrter Richtung überströmt.
Ein weiterer bekannter Auspufftopf für Brennkraftmaschinen besteht aus einem Schlitzrohr, das in einem Außenrohr liegt, wobei der Durchströmquerschnitt zwischen den beiden Rohren von der Einströmstelle aus allmählich zunimmt, um sich dann plötzlich scharf zu verengen und darauf wieder zuzunehmen, wobei das Gas eine fortlaufende gleichgerichtete Drehbewegung um die Längsachse des Topfs ausführt.
Weiterhin ist ein Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei welchem der Abgasstrom in verschiedene Gasströme mit schraubenförmig fortschreitender Bewegung geteilt wird, wobei ferner die in mehrere Gasströme von ungefähr gleichem Schraubendurchmesser und etwa gleicher Stärke geteilten Abgase bei gleichsinniger Bewegung sich mit unterschiedlicher Steigung fortbewegen, sich gegenseitig nacheilen, überholen und durchdringen.
Schließlich ist noch eine sehr komplizierte zweiflutige Schalldämpferanordnung vorgeschlagen worden, welche aus zwei in einer Trommel symmetrisch ausgebildeten und untergebrachten Schalldämpfereinheiten mit an den Enden der Trommel angeordneten Einlaßkanälen und gemeinsamem Auslaßkanal in deren Mitte besteht, wobei jede Schalldämpfereinheit eine Kombination einer an die Einlaßkammer angeschlossenen Leitvorrichtung, welche das zuströmende Gas gegen die Mantelfläche der Trommel und dort schraubenförmig vorwärts bewegt, und einer oder mehrerer Kammern bildender Leitflächen mit die Gasbewegung nur unwesentlich hemmenden Durchbrüchen darstellt.
Erfindungsaufgabe ist, einen Auspufftopf der zu Anfang erläuterten Art zu schaffen, der nicht nur auf eine gute Schalldämpfung ausgerichtet ist, sondern der darüber hinaus eine wesentliche Verringerung der Leistungsverluste und vor allem auch eine ausreichende Reinigung und Entgiftung der Abgase ergibt.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abgaseinlaßrohr innerhalb des Gehäuses über seine ganze Länge, im Querschnitt gesehen, als offene Spirale mit mindestens einer Windung und einem sich ebenfalls über die ganze Länge erstreckenden Schlitz, ausgebildet ist, daß sowohl das Abgaseinlaßrohr als auch die Wandung des inneren Ringraumes an ihrer Stirnfläche mit einer gasdichten Platte versehen ist, und daß das Abgasauslaßrohr an den äußeren Ringraum angeschlossen ist.
Auf diese Weise wird eine Strömung der Abgase erreicht, die zunächst auf dem spiralförmigen Strömungsweg Zeit findet, chemisch im Sinn einer Nachverbrennung unter der den Abgasen innewohnenden Wärme zu reagieren, um anschließend mechanisch einem Filtervorgang unterworfen zu werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß das Abgaseinlaßrohr in an sich bekannter Weise im inneren Ringraum derart exzentrisch angeordnet ist, daß der Schlitz sich an dessen engster Stelle befindet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß das Abgaseinlaßrohr und die Wandung des inneren Ringraums in Richtung zum Abgasauslaßrohr konisch verjüngt sind.
Schließlich ist es noch zweckmäßig, die Strömungsverhältnisse dadurch zu verbessern, daß das Abgaseinlaßrohr mehrere Spiralwindungen mit nach außen enger werdender Kanalhöhe aufweist.
In der Zeichung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Auspufftopf, F i g. 2 einen Querschnitt durch diesen Auspufftopf gemäß F i g. 1 nach Schnittlinie II-II, F i g. 3 eine Draufsicht auf den Auspufftopf gemäß F i g. 1 in Richtung des Pfeiles III, F i g. 4 einen Längsschnitt durch einen anders ausgestalteten Auspufftopf, F i g. 5 einen Querschnitt durch einen Auspufftopf mit exzentrisch angeordneten Abgaseinlaßrohr, F i g. 6 einen Querschnitt durch einen Auspufftopf mit einem im Querschnitt spiralförmigen Abgaseinlaßrohr mit mehreren Windungen und F i g. 7 einen Querschnitt durch ein Abgaseinlaßrohr, dessen Kanalhöhe zwischen den Windungen sich von innen nach außen zu verengt.
Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Auspufftopf hat ein zylindrisches Gehäuse 1, durch dessen eine, zweckmäßig ballige, Stirnseite 1 a das Abgaseinlaßrohr 2 hindurchgeführt ist. Die ballige Kappe 1 a ist zweckmäßig mit dem Abgaseinlaßrohr 2 dicht verschweißt. Das Rohr 2 weist einen längsverlaufenden Auslaßschlitz 2 a auf, der nach F i g. 2 so gestaltet ist, daß die Abgase auf der gesamten Länge des Schlitzes etwa tangential austreten und eine Spiralbewegung entsprechend dem strichpunktierten Pfeil in F i g. 2 ausführen. Der freie Raum zwischen dem Abgaseinlaßrohr 2 und einem weiteren umgebenden Rohr 3 ist so bemessen, daß sich eine intensive Spiralbewegung der Abgase ausbilden kann. Das Rohr 3 ist auf der in F i g. 1 dargestellten linken Seite durch eine Stirnscheibe 5 abgeschlossen, wobei deren Verbindung mit dem Rohr 3 sowie mit dem Gehäuse 1 durch Schweißen erfolgen kann. Es versteht sich, daß die ballige Kappe 1 a nicht aus einem Stück mit dem zylindrischen Gehäuse 1 bestehen muß, sondern beispielsweise angeflanscht sein kann. Zwischen dem Rohr 3 und dem Gehäuse 1 besteht ein zylindrischer Ringraum, welcher mit einer hitzebeständigen Füllstoffschicht 4, vorzugsweise aus Glaswolle, ausgefüllt ist.
Nach der Wirbelbewegung treten die Abgase vorzugsweise am linken Ende des Rohrs 3 durch zahlreiche Bohrungen3a nach außen in die Füllstoffschicht und durchströmen diese von links nach rechts (F i g. 1) in achsparalleler Richtung, wo sie durch Schlitze oder Bohrungen 6a in der stirnseitigen Abschlußwand 6 ausströmen können. Zum leichten Auswechseln der Füllstoffschicht 4 ist die Abschlußwand 6 mittels Schraubverbindung 2 c an einer stirnseitigen Platte 2b des Abgaseinlaßrohrs 2 aufgeschraubt. Die ballige Kappe 7 nimmt die Abgase auf und leitet sie über einen Rohrstutzen 7 b zu den daran anschließenden Abgasauslaßrohr. Die leicht auswechselbare Befestigung der balligen Kappe 7 erfolgt gemäß F i g. 1 und 3 zweckmäßigerweise mit Hilfe einer Rohrschelle 8 mit Spannschraube 8 c, die an den Rohrschellenansätzen 8 a, 8 b in an sich bekannter Weise angreift. Nach Aufschrauben der Spannschraube 8c kann man die Rohrschelle 8 abnehmen, damit auch leicht die Kappe 7 nach rechts abschieben, die Abschlußwand 6 abschrauben, so daß die Füllstoffschicht 4 und sämtliche anderen Teile des Auspufftopfes zugänglich werden.
F i g. 4 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist das Abgaseinlaßrohr 9 durch eine Öffnung in der Stirnseite 12 hindurchgeführt und mit dieser verbunden. Im Inneren des Gehäuses 11 verjüngt sich das Abgaseinlaßrohr, so daß sich ein etwa trapezförmiger Längsschnitt ergibt. Das Rohr weist ebenso, wie oben erläutert, einen Längsschnitt 9 a auf; es ist mit Abstand von einem im Längsschnitt ebenfalls trapezförmigen Rohr 10 umgeben, dessen Verjüngung im Sinn des Rohrs 9b, jedoch noch etwas stärker, ausgeführt ist. In diesem Fall ist es zweckmäßig, den gesamten, oder zumindest einen größeren Teil der Rohrfläche über den Umfang und in Axialrichtung gesehen mit Gasaustrittsöffnungen 10 a zu versehen. Der Raum zwischen dem Rohr 10 und dem Gehäuse 11 ist wiederum mit einer Füllstoffschicht 15 ausgefüllt, deren Querschnitt sich jedoch von links nach rechts immer mehr erweitert. Eine große Ringfläche der Stirnplatte 15 ist mit Gasdurchtrittsöffnungen 13a ausgestattet, wobei auch diese Platte 13, ähnlich wie es oben bei der Platte 6 beschrieben worden ist, befestigt ist. Es schließt sich wiederum eine Kappe 14 mit Gasauslaßstutzen 14a an.
Bei dem vorteilhaften Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 ist wiederum innerhalb eines Gehäuses 19 ein gelochtes Rohr 16 und in diesem exzentrisch ein im Querschnitt spiralförmiges Abgaseinlaßrohr 17 angeordnet. Die Exzentrizität ist mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet. Der Gasauslaßschlitz 17a ist zweckmäßig so gerichtet, daß den Abgasen nach dem Austritt aus dem Schlitz zunächst ein sich infolge der Exzentrizität vergrößernder Raum zur Verfügung steht. Es kann sich damit eine Wirbelbewegung ausbilden, wonach die Gase aber unverzüglich durch die Löcher im Rohr 16, wie oben beschrieben, nach außen austreten können.
F i g. 6 zeigt innerhalb des Gehäuses 23 und des gelochten Rohrs 20 ein Abgaseinlaßrohr 21, welches mehrere spiralförmige Windungen aufweist, so daß die Gase zwangsläufig in Richtung des eingezeichneten strichpunktierten Pfeils geführt werden.
Wenn es erwünscht ist, daß ein möglichst kontinuierlicher Abbau des pulsierenden Drucks auf gleichmäßige hohe Gasgeschwindigkeit erfolgt, kann das Abgaseinlaßrohr 22 gemäß F i g. 7 derartig spiralförmig von innen nach außen verengt werden, daß die Kanalhöhe 22a, 22b, 22c immer kleiner wird. Zweckmäßig können an einzelnen Stellen strebenförmige Verstärkungen 24 vorgesehen sein, die einzelnen Windungen untereinander festhalten.

Claims

Patentansprüche: 1. Auspufftopf für Kraftfahrzeuge mit einem zylindrischen Gehäuse, an dessen einem Ende ein Abgaseinlaßrohr und an dessen anderem Ende ein Abgasauslaßrohr befestigt ist, wobei das Abgaseinlaßrohr über etwa die ganze Länge des Gehäuses in dieses hineinragt und mit einer tangentialen Durchtrittsöffnung für die Abgase in einen umgebenden Ringraum versehen ist, dessen Wandung perforiert und von einem weiteren mit porösem Material gefüllten Ringraum umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaseinlaßrohr (2) innerhalb des Gehäuses (1) über seine ganze Länge, im Querschnitt gesehen, als offene Spirale mit mindestens einer Windung und einem sich ebenfalls über die ganze Länge erstreckenden Schlitz (2 a), ausgebildet ist, daß sowohl das Abgaseinlaßrohr (2) als auch die Wandung (3) des inneren Ringraums an ihrer Stirnfläche mit einer gasdichten Platte (2 b bzw. 6) versehen ist, und daß das Abgasauslaßrohr (7, 7 b) an den äußeren Ringraum (4) angeschlossen ist.
2. Auspufftopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaseinlaßrohr (17) in an sich bekannter Weise im inneren Ringraum derart exzentrisch angeordnet ist, daß der Schlitz (17 a) sich an dessen engster Stelle befindet.
3. Auspufftopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaseinlaßrohr (9 b) und die Wandung (10) des inneren Ringraums in Richtung zum Abgasauslaßrohr (14) konisch verjüngt sind.
4. Auspufftopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaseinlaßrohr (22) mehrere Spiralwindungen mit nach außen enger werdender Kanalhöhe aufweist.