DE1751799C3 - Abgaseinrichtung an Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

3 247 666) weist auch die Abgasverteilerleitung der Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen im fol-

Brennkraftmaschine selbst ein zylindrisches Gehäuse 55 genden näher erläutert und beschrieben werden, womit größerem Volumen auf als es für die Gasabfuhr bei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt nötig und üblich ist. Der zugeführten Frischluft und F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Brenn-

dem Abgas soll dadurch hinreichend Zeit für eine kraftmaschine, welche mit einer erfindungsgemäßen Mischung und Oxidation wenigstens eines Teiles der Abgaseinrichtung versehen ist und noch brennbaren Bestandteile gegeben werden, so 60 F i g. 2 eine Längsansicht — teilweise im Schnitt daß das Abgas mit einem geringeren Anteil an — des im Rahmen -ter Erfindung verwendeten Überbrennbaren Bestandteilen und mit einer geringeren temperalurschutztopfes.

Temperatur dem Nachbrenner zuströmt. Diese be- An der Abgassammelleitung 11 der Brennkraftma-

kannte Art des Übertemperaturschutzes bereitet je- schine 10 ist eine Abgaseinrichtung angeschlossen, doch Schwierigkeiten bei der Bemessung der VoIu- 65 welche aus einem neuartigen Übertemperaturschutzmina, weil mit großem Volumen zwar ein wirksamer topf 12 uiici einem einen Katalysator enthaltenden Übertemperaturschutz erreicht werden kann, die An- Nachbrenntopf 12 α besteht. Auf der Auslaßseite des wärmzeit des Katalysatormaterials vom kalten Zu- Nachbrenntopfes 12 a ist ein Rückstauveutil 13 vor-

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gesehen, welches zur Regulierung des Rückstaudruk- öffnung 27 einen geringeren Querschnitt als die kes dient. Eine von dem Motor 10 angetriebene Luft- Summe der Querschnitte der Perforationen 25 aufpumpe 14 fördert Zusatzluft, welche durch Zuführ- weist. Das reduzierte Endstück 26 endet in der Nihe rohre 14'der Sammelleitung Π ties Motors 10 züge- der Auslaßöffnung 23 und weist einen kleineren führt wird. ₅ Durchmesser als dieselbe auf, so daß sich eine nng-

Das Einführen von zusätzlicher Luft im Bereich fönnige Einengung ergibt.

der Sammelleitung 11 des Motors 10 bewirkt die Die Abgase gelangen durch die Einlaßöffnung 22 Verbrennung der Kohlenwasserstoffe und des Koh- in den Obertemperaturschutzvopf 12, streichen durch lenmonoxids und erhöht die Temperatur in dieser die Perforationen 25 in die Ringkamraer 20 a, wobei Zone über die normalen Werte hinaus. Diese höhe- io eine weitere Reaktion bei der Mischung der Zusatzren Temperaturen bewirken eine vollkommenere und luft und der Abgase eintritt. Die Abgase strömen bessere Verbrennung der Kohlenwasserstoffe und ebenfalls durch das reduzierte Endstück 26 und gedes Kohlenmonoxids in der Sammelleitung 11 und langen so zu der Auslaßöffnung 23. dem daran angeschlossenen Rohr. Durch die Ver- Wenn die genauen physikalischen und chemischen brennung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlen- 15 Phänomene, welche innerhalb eines derartigen Übermonoxids im Bereich der Sammelleitung 11 ergibt temperaturschutztopfes 12 stattfinden, auch noch sich eine Verminderung der Belastung des Katalysa- nicht genau untersucht werden konnten, so kann tors im Nachbrenntopf 12«. Mit Hilfe des Rückstau- doch angenommen werden, daß sich eine zusätzliche ventils 13 wird auf der anderen Seite der Rückstau- Mischung und Reaktion der Luft-Abgas-Mischun« druck der durch den Nachbrenntopf 12 a strömenden ao innerhalb der Ringkammer 20 a ergibt und daß sich Abgase gesteuert. Der Nachbrenntopf 12 α ist mit der auf Grund der auftretenden Turbulenzen beim Sammelleitung 11 durch ein Rohr genügend großen Durchstreichen des Gemisches durch die Perforatio Durchmessers und optimaler Länge verbunden. nen 25 und die abrupte Querschnittsverengung an

Die gewählte Rohrlänge muß dabei kurz genug dem reduzierten Endstück 26 eine weitere Reaktion

sein, damit selbst nach Kaltstarts, während des Leer- 25 der noch verbleibenden brennbaren Bestandteil —

laufs und bei Bremsverzögerungen die Abgase heiß insbesondere Kohlenmonoxid — ergibt. Demzufolge

genug sind, um eine rasche Erwärmung des Katalysa- vermindert sich die Menge der reaktionsfähigen Be-

tors im Nachbrenntopf zu erwirken. Standteils, noch bevor die Abgase den Nachbrenn-

Der Übertemperaturschutztopf 12 weist einen au- topf¹2 α erreichen.

ßeren zylindrischen Mantel 20 mit Endstücken 21 a 30 Die Verwendung derartiger Ubertemperatur-

und 21 b auf, in welchen Einlaß- und Auslaßöff- schutztöpfe 12 ist auch in jenen Fällen gerechtfertigt,

nungen 22, 23 angeordnet sind. Sowohl Einlaß- wie in welchen die Straßenbedingungen eine hohe Motor-

auch Auslaßöffnungen 22, 23 weisen denselben belastung mit einem reichen Gemisch erfordern. Zur

Durchmesser wie das von der Sammelleitung 11 zu Erzielung eines geeigneten Übertemperaturschutzes

der Einlaßöffnung 22 führende Auspuffrohr 22 a und 35 für den Katalysator im Nachbrenntopf 12 a sollte in

das von der Auslaßöffnung 23 des Temperatur- diesem Fall das Verhältnis des Volumens zwischen

schutztopfes 12 zu dem Nachbrenntopf 12 a führende den Auslaßventilen in geschlossener Position bis zum

Auspuffrohr 23 α auf. Nachbrenntopf 12 α zum Motorhubraum in der Grö-

Innerhalb des äußeren Mantels 20 ist ein inneres ßenordnung von 2,0 bis 3,4 liegen, zylindrisches Rohr 24 angeordnet, wodurch inner- 40 Mit Hilfe des beschriebenen Übertemperaturhalb des durch den äußeren Mantel 20 gebildeten schutztopfes 12 kann das Katalysatormaterial eines Gehäuses eine im wesentlichen ringförmige Kammer Nachbrenntopfes 12 α während des Betriebes gegen 20 α gebildet ist. Dieses bei der Einlaßöffnung 22 mit hohe Temperaturen geschützt werden. Zum Betrieb dem äußeren Teil verbundene innere Rohr 24 enthält einer derartigen Abgaseinrichtung ist ferner keine entlang seiner ganzen Länge innerhalb des Gehäuses 45 Aufwärmperiode notwendig, weil die Abgase den Perforationen 25 und weist denselben Durchmesser Katalysator im Nachbrenntopf 12 α unmittelbar nach wie die Auspuffrohre 22 a, 23 α auf. Das innere Rohr dem Starten der Brennkraftmaschine mit genügend 24 geht in ein reduziertes Endstück 26 über, dessen hoher Temperatur erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

I 2 stand (Anlassen, Leerlauf usw.) auf d;e nötige BePatentansprüche: triebswärme und folglich der Ausstoß von Schadstoffen aber um so länger dauert, je größer das dem

1. Abgaseinrichtung an Brennkraftmaschinen, Nachbrenntopf vorgeschaltete Leitungsvolumen ist. bei denen dem Abgas im Bereich des Auslaßka- 5 Will man dagegen die Anwarmzeit verringern, so nals der Brennkraftmaschine Frischluft zugeführt kann dies nur auf Kosten der Funküonsfanigkeit des wird, mit einem an die Brennkraftmaschine ange- Katalysatormaterials geschehen, weil eine zu hone schlossenen zylindrischen Gehäuse als Übertem- Temperatur im Nachbrenntopf den Katalysator unperatursciiutz für den in einem Nachbrenntopf wirksam machen würde.

befindlichen Katalysator und mit einem dem io Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu-Nachbrenntopf nachgeschalteten RückstauventU, gründe, zwischen diesen beiden sich widerstrebenden dadurch gekennzeichnet, daß sich Richtlinien für die Gestakung einer Na-.hbrennungsdurch das zylindrische Gehäuse (20, 21 a, 21 b) einrichtung zu vermitteln und unter Beibehaltung koaxial ein den gleichen Querschnitt wie das eines optimalen Übertemperaturschutzes für den Ka-Gasauslaßrohr (23 α) des Gehäuses aufweisendes, 15 talysator eine kürzere Anwärmpenode zu erreichen, die Fortsetzung des Gaseinlaßrohres (22 α) des Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dab

Gehäuses bildendes inneres Rohr (24) eritreckt, sich durch das zylindrische Gehäuse koaxial em den das zusammen mit dem Gehäuse une Riagkam- gleichen Querschnitt wie aas Gasauslaßrohr des Gemer (20 a) bildet, und daß das innere Rohr (24) häuses aufweisendes, die Fortsetzung des Gaseinlaßin der Nähe und stromaufwärts der Auslaßöff- *o rohres des Gehäuses bildendes inneres Rohr ernung (23) des Gehäuses mündet, vor seiner Mün- streckt, das zusammen mit dem Gehäuse eine Ring dung ein im Querschnitt abrupt wesentlich redu- kammer bildet, und daß das innere Rohr in der Nähe ziertes Endstück (26) aufweist und auf seiner und stromaufwärts der Auslaßöffnung des Gehäuses ganzen Länge bis zu der Querschnittsverengung mündet, vor seiner Mündung ein im Querschnitt abmit Perforationen (25) versehen ist. as rupt wesentlich reduziertes Endstück aufweist und

2. Abgaseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch auf seiner ganzen Länge bis zu der Querschnittsvergekennzeichnet, daß das zwischen der Auslaßöff- engung mit Perforationen versehen ist.

nung (15') der Maschine (10) und der Auslaßöff- Die erfindungsgemäß ausgebildete Abgaseinrich-

nung (23) des zylindrischen Gehäuses (20, 21 a, tung ermöglicht die direkte Strömung der Abgase 21 b) sich ergebende Volumen 2,0 bis 3,4 mal 30 von dem Einlaß in den Auslaß, solange die Strögrößer ist als der Motorhubraum. mungsgeschwindigkeit der Abgase relativ niedrig ist.

Demzufolge wird eine rasche Erwärmung des in dem Nachbrenntopf vorhandenen Katalysatormaterials

auf die notwendige Arbeitstemperatur gewährleistet.

35 Sobald die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase zunimmt, bewirkt das reduzierte Endstück, daß ein Teil der Abgase in den um das perforierte Rohr vorhan-

Die Erfindung bezieht sich auf ein« Abgaseinrich- denen Ringraum strömt, wodurch eine zusätzliche tung an Brennkraftmaschinen, bei denen dem Abgas Mischung der Gase mit der Zusatzluft und Verbrenim Bereich des Auslaßkanals der Brennkraftma- 40 nung von Abgasbestandteilen stattfindet, so daß weschine Frischluft zugeführt wird, mit einem an die niger heiße Abgase in den Nachbrenntopf gelangen. Brennkraftmaschine angeschlossenen zylindrischen Dieser Überiemperaturschutztopf verbessert somit Gehäuse als Übertemperaturschutz für den in einem die Wirksamkeit des Nachbrenntopfes, in dem bei Nachbrenntopf befindlichen Katalysator und mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten eine rasche einem dem Nachbrenntopf nachgeschalteten Rück- 45 Erwärmung des Katalysatormaterials auf Betriebsstauventil, temperatur erreicht wird, während bei hohen Abgas-Bei bekannten Abgasnachverbrennungseinrichtun- mengen eine Überhitzung des Katalysatormaterials gen dieser Art (britische Patentschrift 1063 091, verhindert wird.

USA.-Patentschrift 3 247 666) wird der Übertempe- Im allgemeinen erweist es sich als zweckmäßig,

raturschutz für den Katalysator durch verhältnismä- 50 daß das zwischen der Aurlaßöffnung der Maschine ßig große Volumina in der Abgasleitung zwischen und der Auslaßöffnung des zylindrischen Gehäuses der Brennkraftmaschine und dem Nachbrenntopf er- sich erlebende Volumen 2,0 bis 3,4 mal größer ist reicht. In einem dieser Fälle (USA.-Patentschrift als der Motorhubraum.