DE1626014B2 - Einrichtung zur nachverbrennung der abgase von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

50 a) an jeweils eine Auspuffsammelleitung sind nur

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Nach- diejenigen Zylinder angeschlossen, deren Ausverbrennung der Abgase von insbesondere frei- laßventilöffnungszeiten sich nicht oder nicht wesaugenden, Viertaktbrennkraftmaschinen, mit einem sentlich überschneiden,

Injektor, dem die Motorabgase als Treibmittel zum b) die Auspuffsammelleitungen sind so in das Ansaugen von Zusatzluft auf der Umgebung züge- 55 Mischrohr des Injektors mündend zusammenleitet sind, wobei diese Zusatzluft dem Abgasstrom gefaßt, daß die Abgasströme alternierend als teils zentral, teils am äußeren Umfang des Injektors Treibstrahl für die Abgase der im Ladungszugeleitet und mit den Abgasen vermischt wird. wechsel befindlichen Zylinder wirken,

Es ist bereits bekannt, die Abgase einzelner Zy- c) dem in das Mischrohr eintretenden Abgasstrom linder oder des ganzen Motors als Treibmittel eines 60 ist zentral nur die zur sicheren Selbstzündung Injektors zu verwenden (vgl. z. B. deutsche Patent- der im Abgas enthaltenen brennbaren Schadschriften 1 87613 und 233 888), um damit Luft an- und Giftstoffe benötigte Zusatzluftmenge zuzusaugen, die entweder als Verbrennungsluft für die geführt,

Nachverbrennung oder als Mischluft zum Konstant- d) die weitere Zufuhr von Zusatzluft, am Umfang halten der Abgastemperatur für ein nachgeschaltetes 65 des Abgasstromes, ist so weit stromabwärts anFilter dient (deutsche Auslegeschrift 10 71418). geordnet, daß die an der zentralen Zuführung Diese bekannten Ausführungen weisen in der Regel eingeleitete Nachverbrennung nicht behindert nur eine einzige Treibdüse auf und haben vereinzelt wird.

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Die Merkmale a) und b) sind dabei an sich be- 17 steht an seinen Enden in offener Verbindung mit

kannt als Maßnahmen zur Verbesserung des La- dem Hohlmantel 19, der durch die Einlaßöffnungen

dungswechsels einer mehrzylindrigen Brennkraft- 20 mit der Umgebungsluft verbunden ist. Weiter

maschine. Der Erfindung liegt demgegenüber die Er- stromabwärts ist der Hohlmantel 19 durch den

kenntnis zugrunde, daß mit den sich wechselseitig 5 Ringspalt 21 mit dem Inneren des Mischrohres 13

fördernden Abgasströmen im Mischrohr zusätzlich verbunden, an dessen Austrittsende noch weitere Ge-

ein solches Druckgefälle erzeugt werden kann, daß rate zur Behandlung der Abgase (z. B. Schalldämp-

so große Luftmengen aus der Umgebung angesaugt fer, Filter) oder zur Verwertung der Abgase (z. B.

werden können, die nicht nur zur vollständigen Ver- Abgasheizungen, Turbolader u. dgl.) angeordnet sein

brennung der Abgase, sondern auch zu deren Küh- io können,

lung auf erträgliche Temperaturen ausreichen. Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist wie folgt:

Im folgenden wird die Erfindung an einem Aus- Bei Beendigung des Expansionstaktes (etwa einige

führungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigen Grad Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt) bei-

in schematischer Darstellung spielsweise des Zylinders 5 öffnet das Auslaßventil

F i g. 1 eine 6-Zylinder-Brennkraftmaschine mit i₅ dieses Zylinders, wobei durch den Auslaßstoß eine

einer Nachbrenn-Einrichtung nach der Erfindung, die Auspuffsammelleitung 12 durcheilende Druck-

F i g. 2 einen Axialschnitt durch einen Injektor- welle ausgelöst wird, die beim Eintritt in das Misch-

Nachbrenner nach der Erfindung, rohr einen kräftigen Sogimpuls erzeugt. Dieser Sog-

F i g. 3 einen Schnitt längs Linie III-^III der impuls bewirkt nicht nur das Ansaugen von Um-

F i g. 2 und ₂₀ gebungsluft durch die Öffnungen 20, Hohlmantel 19,

Fig. 4 einen Schnitt längs Linie IV-r-IV der Austrittsöffnung 18 und Ringspalt 21, er tritt auch

F i g. 2. in die Auspuffsammelleitung 11 über und eilt zu dem

In F i g. 1 sind mit 1, 2, 3, 4, 5, 6 die Zylinder des Zylinder, der kurz vor Beendigung des Ausschalt-

Motors7 bezeichnet, dem die Verbrennungsluft durch taktes steht, in dieser Betriebsphase also zum Zylin-

das Luftsammeirohr 8 und die Saugleitungen 9, 10 25 der 1. Dadurch wird auch der Ladungswechsel dieses

zugeführt wird. Ebenso wie die Saugleitungen 9, 10 Zylinders gefördert.

sind auch die mit guter Wärmeisolierung versehenen Die angesaugte Umgebungsluft wird nun einerseits

Auspuffsammelleitungen 11, 12 an je drei Zylinder 1, zentral in die im Mischrohr 13 zusammengeführten

2, 3 bzw. 4, 5, 6 angeschlossen. Bei der gewählten Abgasströme der Leitungen 11, 12 bzw. Düsen 15,

Zündfolge 1-5-3-6-2-4 sind dies also diejenigen Zy- 30 16 eingeführt, und zwar in einer solchen Menge, daß

linder, deren Auslaßventilöffnungszeiten sich nicht die Selbstzündung gesichert ist, d. h. es darf durch

oder nicht wesentlich überschneiden. die zentrale Zusatzluft keine Abkühlung des Ge-

Beide Auspuffsammelleitungen 11, 12 münden in misches unter die Zündtemperatur eintreten. Um undas Mischrohr 13 der nach dem Strahlpumpenprinzip nötige Abkühlung zu vermeiden, ist die Nachbrennarbeitenden Nachverbrennungsvorrichtung 14, die in 35 vorrichtung in diesem Bereich auch mit einer guten Fig. 2 im größeren Maßstabe wiedergegeben ist. Wärmedämmung versehen. Außerdem ist der Ring-Diese Vorrichtung weist am Eintrittsende die Treib- spalt 21 so weit stromabwärts angeordnet, daß die düsen 15,16 auf, von denen Düse 15 an die Auspuff- durch die zentrale Zusatzluft eingeleitete Nachversammelleitung 12 und Düse 16 an die Auspuffsammei- brennung nicht behindert, das Gemisch also nicht leitung 11 angeschlossen ist. An diese Düsen schlie- 4° unzulässig gekühlt oder seine Konzentration verrinßen sich das Mischrohr 13 und der Diffusor 22 an. gert wird.

Die Treibdüsen 15, 16 sind durch den hohlen Steg Um besonders bei Motoren mit mittlerer oder ge-17 voneinander getrennt, der von aus der Umgebung ringer Drehzahl die Abgase schnell auf die Zündangesaugter Zusatzluft durchströmt wird und dessen temperatur zu bringen, können noch bekannte Mit-Austrittsöffnung 18 düsenförmig verjüngt ist. Der 45 tel zur Erniedrigung der Zündtemperatur zur An-Austrittsquerschnitt der Öffnung 18 ist dabei so be- wendung gelangen, mit denen vorzugsweise die zenmessen, daß bei dem im Betrieb sich einstellenden trale Zusatzluft angereichert wird. Um die Abküh-Druckgefälle dem in das Mischrohr eintretenden lung der Abgase beim Start und in der Anfahrphase Abgasstrom zentral nur die zur sicheren Selbstzün- zu vermeiden, kann ferner die Zusatzluftmenge in dung der im Abgas enthaltenen Schad- und Giftstoffe 50 Abhängigkeit von der Abgastemperatur, bzw. einer benötigte Luftmenge zugeführt wird. Der hohle Steg dieser proportionalen Temperatur, geregelt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 Patentansprüche: auch keinen Diffusor. Dabei wird zwar die Sogwir kung mit zunehmender Motorleistung entsprechend

1. Einrichtung zur Nachverbrennung der Ab- dem zunehmenden Durchsatz stärker und die von der gase von Viertakt-Brennkraftmaschinen, mit Injektorvorrichtung angesaugte Luftmenge größer, es einem Injektor, dem die Motorabgase als Treib- 5 erhöht sich aber auch der Abgasgegendruck wesent^- mittel zum Ansaugen von Zusatzluft aus der Um- lieh. Demgemäß wird auch die Ausschubarbeit grögebung zugeleitet sind, wobei diese Zusatzluft ßer, und es wird infolge der unvollständigen Entleedem Abgasstrom teils zentral, teils am äußeren rung der Zylinder Energie für die Restgasverdich-Umfang des Injektors zugeleitet und mit den Ab- tung verzehrt. Entsprechend dem Restgasvolumen gasen vermischt wird, gekennzeichnet _i0 wird auch das Volumen der einströmenden Frischdur c h die Kombination folgender, teilweise be- luftmenge verringert. Die zurückbleibenden heißen kannter Merkmale: Restgase erhöhen zudem die Gefahr einer klopfenden

Verbrennung. Damit erreichen Motoren mit den be-

a) an jeweils eine Auspuffsammelleitung (11, kannten Injektoren zur Nachverbrennung nicht mehr 12) sind nur diejenigen Zylinder angeschlos- 15 die ursprüngliche Leistung, so daß derartige Einrichsen, deren Auslaßventilöffnungszeiten sich tungen praktisch keine Verbreitung gefunden haben, nicht oder nicht wesentlich überschneiden, : Für Motoren mit Überschneidung der Öffnungszeiten

b) die Auspuffsammelleitungen sind so in das des oder der Ein- und Auslaßventile eines jeden Zy-Mischrohr (13) des Injektors mündend zu- linders, d. h. mit Spülung bei gleichzeitig offenem sammengefaßt, daß die Abgasströme alter- ₂₀ Ein- und Auslaßventil, sind die bekannten Einrichnierend als Treibstrahl für die Abgase der tungen noch weniger geeignet, da der von ihnen erim Ladungswechsel befindlichen Zylinder zeugte hohe Abgasgegendruck nicht nur eine Spüwirken, lung verhindert, sondern unter Umständen sogar

c) dem in das Mischrohr (13) eintretenden Ab- Abgase in die Saugleitung drückt. Dieser Mangel ist gasstrom ist zentral (Austrittsöffnung 18) 25 auch bei der Anordnung nach der deutschen Auslegenur die zur sicheren Selbstzündung der im schrift 12 51083 nicht behoben, bei der bereits Se-Abgas enthaltenen brennbaren Schad- und kundärluft teils zentral, teils am Umfang des Injek-Giftstoffe benötigte Zusatzluftmenge züge- tors in den Abgasstrom eingeführt wird.

führt, Andererseits ist es bekannt, möglichst nahe am

d) die weitere Zufuhr von Zusatzluft, am Um- 30 Auspuffventil Luft in den Abgasstrom zuzuführen, fang des Abgasstromes, ist so weit strom- um dadurch die brennbaren Bestandteile der Abgase abwärts angeordnet, daß die an der zentra- zu oxydieren und somit zu entgiften. Hierbei ist jelen Zuführung eingeleitete Nachverbrennung doch zusätzlich eine Luftpumpe und entsprechender nicht behindert wird. Energieaufwand erforderlich.

35 Allen bekannten Nachbrenneinrichtungen haftet

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- darüber hinaus der Mangel an, daß die Abgastempekennzeichnet, daß für die zentral zugeführte Zu- ratur infolge der frei werdenden Wärmemengen zu satzluft eine Vorwärmung vorgesehen ist. hoch wird, so daß die nachgeschalteten Vorrichtun-

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- gen (z. B. Katalysatoren, Schalldämpfer u. dgl.) in durch gekennzeichnet, daß für die zentrale Zu- 4° Mitleidenschaft gezogen werden.

satzluft in der Anfahrphase des Motors Anreiche- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

rung mit einem die Zündtemperatur erniedrigen- gründe, ohne Leistungseinbuße für die Brennkraft-

den Medium vorgesehen ist. maschine und ohne komplizierte zusätzliche Regel-

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 organe, mit geringem Bauaufwand eine betriebsbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß selbsttätige 45 sichere Nachverbrennungseinrichtung unter best-Regelung der Zusatzluftzufuhr in Abhängigkeit möglicher Ausnutzung der Abgasenergie zu schaffen, von der Abgastemperatur vorgesehen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

Kombination folgender Merkmale gelöst: