DE1576779B - Nachbrenneinrichtung für die Abgase von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachbrenneinrichtung für die Abgase von Brennkraftmaschinen, bei der Frischluft-Zufuhrkanäle an der Sitzfläche des Sitzrings der Auslaßventile münden.

Im Interesse einer Reinerhaltung der Luft ist es erforderlich, den Anteil der Abgasbestandteile von Brennkraftmaschinen, wie beispielsweise Kohlenmonoxyd, Kohlenwasserstoffe und Stickoxyde so niedrig wie möglich zu halten. Ein möglicher Weg zum Beseitigen oder Verringern des Anteils giftiger Abgasbestandteile besteht in der Nachverbrennung der brennbaren Abgasbestandteile, insbesondere des Kohlenmonoxyds. Durch die belgische Patentschrift 686 130 ist eine für die Abgase von Brennkraftmaschinen geeignete Nachbrenneinrichtung bekanntgeworden, bei der die Frischluft-Zufuhrkanäle von einem das Auslaßventil umgebenden Ringraum konisch nach innen zum Auslaßkanal führen, jedoch weit hinter der Schließfläche des Ventils. Abgesehen davon, daß bei einer solchen Luftzuführung eine wirksame Kühlung der Schließflächen des Ventils nicht möglich ist, kann der Luftstrom weitgehend auch nur den mittleren Zonen des Abgasstroms zugeführt werden, so daß durch den mitgeführten Sauerstoff eine einwandfreie Nachverbrennung nicht möglich ist.

Durch die belgische Patentschrift 687 412 ist auch schon eine Nachbrenneinrichtung bekanntgeworden, bei der die Luftzufuhr weit hinter der Schließfläche des Ventils entgegen der Strömungsrichtung des Abgasstroms in diesen eingeführt wird. Eine solche Frischluftzufuhr macht sich insbesondere bei maximalem Abgasdruck nachteilig bemerkbar, da entsprechend der Druckerhöhung des Abgases weniger Frischluft in den Auspuffstutzen gelangt, obgleich in dieser Phase die Menge der für die Nachverbrennung erforderlichen Frischluft besonders groß sein müßte. Bei einer solchen Frischluftzufuhr muß daher eine Luftpumpe vorgesehen sein, die auch bei maximalem Abgasdruck noch eine ausreichende Luftmenge liefert. Abgesehen davon, daß eine solche Luftpumpe insbesondere bei kleineren Motoren einen beträchtlichen Teil der Motorleistung verbraucht, besteht auch die Gefahr, daß bei geringerem Abgasdruck zu viel Frischluft in das Abgas gelangt und es demzufolge zu einer starken Abgasabkühlung und Konzentrationsverringerung der brennbaren Abgasbestandteile kommt.

Schließlich ist durch die USA.-Patentschrift 3 147 588 eine Nachbrenneinrichtung für die Abgase von Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, bei der die Frischluft-Zufuhrkanäle an der Sitzfläche des Sitzrings der Auslaßventile münden. Bei einer ersten Ausführungsform der bekannten Einrichtung sind jedoch die Mündungsstellen mit einer die konische Schließfläche des Auslaßventils umgebenden Ringnut verbunden. Hierdurch ist ein großer Herstellungsaufwand bedingt und es dürfte auch schwierig sein, diese größere Fläche einwandfrei abzudichten. Bei einer anderen Ausführungsform dieser bekannten Nachbrenneinrichtung ist die Luftzuführung in Gestalt

ίο von Kanälen durch das Ventil selbst verlegt. Der hierdurch bedingte Aufwand ist sehr beträchtlich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine für die Abgase von Brennkraftmaschinen geeignete Nachbrenneinrichtung, bei der die Frischluft-Zufuhrkanäle an der Sitzfläche des Sitzrings der Auslaßventile münden, zu schaffen, die bei sehr einfachem Aufbau nicht nur eine gute Nachverbrennung und eine wirksame Kühlung des Auslaßventils gewährleistet, sondern die Frischluft-Zufuhrkanäle im geschlossenen Zustand des Auslaßventils auch einwandfrei abzudichten erlaubt.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Mündungsstellen als Einzelöffnungen am Umfang der Sitzfläche der Sitzringe ausgebildet sind. Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einer Einrichtung, die den gestellten Anforderungen mit geringstmöglichem Aufwand gerecht wird. So brauchen die Sitzflächen am Ventil und am Ventilsitzring für die Luftzufuhr nicht besonders bearbeitet zu werden, so daß im Schließzustand des Ventils eine exakte Abdichtung vorhanden ist. Dennoch kann durch geeignete Anzahl der Einzelöffnungen eine ausreichende Luftmenge für die Nachverbrennung zugeführt werden, und zwar am äußeren Umfang des Ventils. Durch die allseitig von außen her dem Abgasstrom zugeführte Luft und die Anordnung der Einzelöffnungen im Bereich der Sitzfläche wird eine gute Nachverbrennung und gleichzeitig eine gleichmäßige Kühlung des einer starken Hitzebeanspruchung unterliegenden Ventils gewährleistet, so daß dieses nicht unter Verzugserscheinungen leidet und auch nicht aus einem besonders hochwertigen hitzebeständigen Material hergestellt werden muß.

Die Lage und Form der Austrittsöffnungen richtet sich im Einzelfall nach der Art der Auslaßventile bzw. deren Ventilsitzringe. Die Auslaßventile können sowohl zylindrische als auch konische Schließflächen aufweisen. Auch bei als Teller- oder Tulpenventile ausgebildeten Auslaßventilen kann die erfindungsgemäße Luftzufuhr durchgeführt werden.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung in Gestalt von Auslaßventilen üblicher Verbrennungsmotoren mit einer erfindungsgemäßen Frischluftzuführung zur Nachverbrennung des aus den Zylindern austretenden Abgases sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein mit konischen Schließflächen versehenes Auslaßventil einer Brennkraftmaschine,

F i g. 2 ein als Teller- oder Tulpenventil ausgebildetes Auslaßventil und

F i g. 3 ein mit zylindrischen Schließflächen versehenes Auslaßventil.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, liegt in einem Abgasstutzen 5 eines nicht näher dargestellten Zylinders einer Brennkraftmaschine ein Auslaßventil 17, das im geschlossenen Zustand mit seiner konischen Schließfläche 23 an der entsprechend ausgebildeten

Schließfläche 24 eines Sitzrings 21 anliegt. Durch den Sitzring 21 erstrecken sich mehrere als Einzelöffnungen 18 ausgebildete Mündungsstellen eines oder mehrerer Frischluftkanäle 19, die mit einem das Auslaßventil 17 umgebenden Ringkanal 22 in Verbindung stehen. Beim Öffnen des Auslaßventils 17 und Ausströmen des Abgases aus dem Zylinder der Brennkraftmaschine tritt die Frischluft aus den Öffnungen 18 direkt in den Ringspalt zwischen den konischen Schließflächen 23, 24 des Ventilsitzrings 21 und des Auslaßventils 17. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit in dem zum Vergleich zum Zylinderquerschnitt engen Ringspalt zwischen den Schließflächen 23 und 24 führt zum Aufbau eines so hohen Unterdrucks, daß eine ausreichende Menge Frischluft aus der Ringkammer 22 angesaugt wird. Da der Unterdruck bei geschlossenem Auslaßventil 17 wieder abgebaut und demzufolge keine Frischluft mehr angesaugt wird, ändert sich die in der Zeiteinheit angesaugte Frischluftmenge mit der Hubfolge des Auslaßventils und demzufolge auch mit der Drehzahl des Motors. Somit steht die in den Auspuffstutzen eingesaugte Frischluftmenge stets in einem bestimmten Verhältnis zur Menge des die Zylinder verlassenden Abgases. In F i g. 2 ist ein Tulpen- oder Tellerventil 30 dargestellt, dessen zylindrische Schließfläche 25 in Richtung des Auspuffstutzens 5 weist und die Einzelöffnungen 27 einer das Auslaßventil 30 umgebenden und mit einem oder mehreren Frischluftkanälen 29 in Verbindung stehenden Ringkammer 28 im Ventilsitzring 26 abdeckt.

Bei dem der Fig. 1 ähnlichen Kegelventil der F i g. 3 liegen die Einzelöffnungen 32 der das Kegelventil 31 umgebenden Ringkammer 33 nicht im Bereich der konischen Schließfläche des Kegelventils 31 und des Ventilsitzrings 35, sondern gegenüber der zylindrischen Schließfläche 34 des Ventilkegels 31. Die Frischluft gelangt über einen oder mehrere Frischluftkanäle 34 in die Ringkammer 33.

Um die Durchmischung von Abgasen angesaugter Frischluft zu fördern, können die Öffnungen auch mit Rillen, Warzen oder beispielsweise verdrillten Bohrungen versehen sein, die zu einer die Durchmischung fördernden Turbulenz im Auspuffstutzen führen.

Sofern eine Regelung der Frischluftmenge unabhängig von der Abgasmenge erforderlich ist, kann diese beispielsweise durch Verändern des freien Querschnitts des Frischluftkanals erfolgen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Nachbrenneinrichtung für die Abgase von Brennkraftmaschinen, bei der Frischluft-Zufuhrkanäle an der Sitzfläche des Sitzrings der Auslaßventile münden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mündungsstellen als Einzelöffnungen (18, 27, 37) am Umfang der Sitzfläche (24, 25, 36) der Sitzringe (21, 26, 35) ausgebildet sind.