DE1946338B

DE1946338B - Post-combustion device for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE1946338B
Application number: DE19691946338
Authority: DE
Inventors: Shizu Asaka Ishizuya Akira Kitaadschi Otani Juniji Omiya Yagi, (Japan)
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Filing date: 1969-09-12
Publication date: 1972-01-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachverbrennungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor. bei dem Auspuffleitungen der einzelnen Zylinder vor einem Schalldämpfer in einer Sammelleitung zusammengefaßt sind, mit einer Drosselanordnung und mit einer den Schalldämpfer mit der Nachverbrennungskatntner verbindenden Umgehungsleitung. The invention relates to an afterburning device for an internal combustion engine. in which the exhaust lines of the individual cylinders are combined in a collecting line in front of a silencer, with a throttle arrangement and with a bypass line connecting the silencer to the afterburning cylinder.

Es ist bereits eine Nachverbrennungsvorrtchtung bekannt, bei der die Abgase eines Veibicnnungsmotors in eine Nachverbrennungskammer eingeleitet werden, um einer erneuten Verbrennung unter* zogen zu werden, so daß die noch nicht verbrannten Bestandteile der Abgase beseitigt werden. Die Nachverbrennungskammer hat hierbei gewöhnlich einen so großen Rauminhalt, daß sie den Abgasen beim Betrieb des Motors mit hoher Leistung keinen Widerstand entgegensetzt und daher keine Senkung der Motorleistung herbeiführt. Bei einem großen Rauminhalt der Nachbrennungskammer ist es jedoch beim Anlassen des Motors oder beim Betrieb mit geringer Leistung schwierig, das Innere der Kammer auf einer hohen Temperatur zu halten und die gewünschte Nachverbrennungswirkung zu erzielen. Außerdem wird dem Motor beim Anlassen eine verhältnismäßig An afterburning device is already known in which the exhaust gases from a combustion engine are introduced into an afterburning chamber in order to be subjected to renewed combustion so that the components of the exhaust gases that have not yet been burned are eliminated. The post-combustion chamber usually has such a large volume that it does not offer any resistance to the exhaust gases when the engine is operated at high power and therefore does not cause a reduction in engine power. However, when the volume of the afterburning chamber is large, it is difficult to keep the inside of the chamber at a high temperature and achieve the desired afterburning effect when the engine is started or when the power is low. It also gives the engine a proportionate starting point

ίο große Kraftstoffmenge zugeführt, um ein sicheres Anspringen zu gewährleisten, so daß die Abgase große Mengen noch nicht verbrannter Bestandteile enthalten. Daher ist es besonders beim Anlassen unerwünscht, daß die Nachverbrennungskammer wirkungslos bleibt.ίο Large amount of fuel supplied to ensure safe starting to ensure that the exhaust gases contain large amounts of unburned components. Therefore, it is particularly undesirable when starting the afterburning chamber to be ineffective remains.

Es ist ferner bekannt, eine Nachverbrennungsvorrichtung in einer Umgehungsleitung zu der gewöhnlichen, die Auspuffleitungen der einzelnen Zylinder zusammenfassenden Sammelleitung inzuordnen und in dieser Sammelleitung eine Drosselklappe vorzusehen. Schließlich ist eine Nachverbrennungsvorrichtung bekannt, bei der die Auspuffleitungen der einzelnen Zylinder für sich in eine längliche Nachbrennkammer münden. Die in dieser Kammer befindlichen Teile der Auspuffrohre sind mit Wandöffnungen versehen. It is also known to install an afterburning device in a bypass line to the ordinary, the exhaust lines of the individual cylinders in the collecting manifold and to provide a throttle valve in this collecting line. Finally, there is an afterburning device known, in which the exhaust lines of the individual cylinders in an elongated afterburning chamber flow out. The parts of the exhaust pipes located in this chamber are provided with wall openings.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Nachverbrennungsvorrichtung zu schaffen, deren Nachverbrennungskammer einen verhältnismäßig kleinen Rauminhalt hat aber nicht c'en Nachteil der bekannten Nachverbrennungsvorrichtungen aufweist, daß die Kammer einen die Motorleistung herabsetzenden hohen Strömungswiderstand erzeugt.The invention has the task of creating an afterburning device whose Afterburning chamber has a relatively small volume but does not have the disadvantage of the known Afterburning devices, that the chamber has a reducing engine output generates high flow resistance.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Nachverbrennungsvorrichtung der e'Pgangs beschriebenen Art erfindungsgemäß darin, daß die Auspuffleitungen der einzelnen Zylinder mit gegenseitigem Abstand durch die Nachverbrennungskammer geführt und innerhalb dieser mit Wandöffnungen versehen sind und daß die Umgehungsleitung innerhalb der Kammer ebenfalls solche Öffnungen aufweist.The solution to this problem consists in an afterburning device of the type described according to the invention in that the exhaust pipes the individual cylinders guided through the post-combustion chamber at a mutual distance and inside these are provided with wall openings and that the bypass line within the chamber also has such openings.

Gemäß einem v.eiteren Merkmal der Erfindung ist allen Auspuffleitungen eine gemeinsame Drosselklappe oder jeder Auspuffleitung eine Drosselklappe zugeordnet Diese Drosselklappen sind durch ein Gestänge mit der Drosselklappe des Motors so verbunden, daß die ersteren geschlossen sind, wenn die Motordrosselklappe verhältnismäßig weit geöffnet ist, und umgekehrt.According to a further feature of the invention, all exhaust lines have a common throttle valve or a throttle valve is assigned to each exhaust line. These throttle valves are linked by a linkage connected to the throttle of the engine so that the former are closed when the engine throttle is relatively wide open, and vice versa.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dient mindestens eine der Auspuffleitungen als eine die Nachverbrennungskammer mit dem Schalldämpfer verbindende Umgehungsleitung, so daß die Vorrichtung von einfacher Konstruktion ist und wenig Raum beansprucht. Dies ist aber auch dadurch 7.11 erreichen, daß man mindestens eine der Auspuffleitungen nicht mit einer Drosselklappe versieht. According to a further feature of the invention, at least one of the exhaust lines serves as a bypass line connecting the post-combustion chamber to the muffler, so that the device is of simple construction and takes up little space. This can also be achieved in 7.11 by not providing at least one of the exhaust lines with a throttle valve.

Bei dieser letztgenannten Ausfühningsiorm kann diese Auspuffleitung im Zeitpunkt des öffnens derThis last-mentioned execution can this exhaust line at the time of opening the

zugehörigen Auslaßdrosselklappe nahezu in der gleichen Weise zur Wirkung kommen, wie die übrigen Auspuffleitungen, doch wirkt diese Auspuffleitung als eine die Nachverbrennungskammer mit dem Schalldämpfer verbindende Umgehungsleitung. Es ist tles-associated exhaust throttle valve come into effect in almost the same way as the rest Exhaust lines, however, this exhaust line acts as a bypass line connecting the post-combustion chamber to the muffler. It is tles-

6$ halb nicht erforderlich, eine von den Auspuffleitungen getrennte Umgehungsleitung vorzusehen, so daß sich die Konstruktion vereinfacht und die Vorrichtung nur wenig Raum beansprucht.It is not necessary to provide a bypass line separate from the exhaust lines, so that the construction is simplified and the device takes up little space.

Der wesentliche technische Fortschritt der erfindungsgemäß ausgebildeten Nachverbrennungsvorrichtung besteht darin, daß das Auspuffgas jedes Zylinders ohne Temperaturverlust direkt in die Nachverbrennungskammer strömt, so da3 die Gastemperatur in Jer Kammer außergewöhnlich hoch ist und demzufolge auch der Nachverbrennungsvorgang mit hohem Wirkungsgrad vor sich geht. Da ferner jede Auspuffleitung ihre Wärme an die Kammer abgibt, erhöht sich die Temperatur in der Kammer, so daß die Nachverbrennung hierdurch zusätzlich unterstützt wird.The main technical progress of the invention formed afterburning device is that the exhaust gas of each cylinder flows directly into the afterburning chamber without loss of temperature, so that the gas temperature in Jer Chamber is exceptionally high and consequently, the post-combustion process also proceeds with a high degree of efficiency. Furthermore, since each Exhaust pipe releases its heat to the chamber, the temperature in the chamber increases, so that the afterburning is thereby additionally supported.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of exemplary embodiments explained.

Fig.] zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung;Fig.] Shows schematically an embodiment the invention;

F i g. 2 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Nachverbrennuiigskammer der Vorrichtung nach Fig. 1;F i g. Figure 2 is an enlarged section through the afterburning chamber of the apparatus of Figure 1;

F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie ΙΠ-ΤΠ in F i g. 2;F i g. 3 is a section along line ΙΠ-ΤΠ in F i g. 2;

F i g. 4 zeigt schematisch eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3;F i g. 4 schematically shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1 to 3;

F i g. 5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;F i g. Figure 5 is a schematic representation of another embodiment of the invention;

F i g. 6 und 7 zeigen schematisch zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung.F i g. 6 and 7 schematically show two further embodiments of the invention.

Tn F i g. 1 bis 3, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigen, erkennt man einen Verbrennungsmotor 1 mit mehreren Zylindern, z. B. den Zylindern 2, 3, 4 und 5. Die sich an die Zylinder 2, 3,. 4 und 5 anschließenden Auspuffleitungen oder -stutzen 6. 7, 8 und 9 sind an ihren äußeren Enden miteinander verbunden und zu einer einzigen gemeinsamen Auspuffleitung 10 vereinigt, deren anderes F.nde mit einem Schalldämpfer 12 verbunden ist, so daß zwischen dem Motor 1 und dem SchalldämpferTn F i g. 1 to 3, which show an embodiment of the invention, one recognizes an internal combustion engine 1 with several cylinders, e.g. B. the cylinders 2, 3, 4 and 5. The cylinders 2, 3 ,. 4 and 5 subsequent exhaust lines or stubs 6. 7, 8 and 9 are connected to one another at their outer ends and combined to form a single common exhaust line 10, the other end of which is connected to a muffler 12 so that between the engine 1 and the muffler

12 eine erste die Leitungsteile 6. 7 8, 9. 10 und eine Drosselklappe 11 umfassende Leitungsanordnung A vorhanden ist. Die Auspuffleitungen 6 bis 9 sind nahe ihren inneren Enden mit kleinen seitlichen Öffnungen 13. 14. 15 und 16 versehen, die in einer einzigen, den Aiispuffleitungen gemeinsam zugeordneten Nachverbrennungskammer 17 von relativ kleinem Rauminhalt münden, welche mit dem Schalldämpfer 12 durch eine Umgehungsleitung 18 verbunden ist. Damit besteht zwischen dem Motor 1 und dem Schalldämpfer 12 eine zweite Leitungsanordnung B, die über die Öffnungen 13 bis 16. die Kammer 17 und die Leitung 18 mit der ersten Leitungsanordnung A parallelgeschaltct ist. Die Umgehungsleitung 18 ist nahe ihrem inneren Ende mit einer kleinen seitlichen öffnung 19 versehen, um die Leitung mit dci Kammer zu verbinden. Die Drosselklappe 11 ist mit einer Drosselklappe 20 des Motors I durch eine Stange 21 so verbunden, daß die Drosselklappe 11 geschlossen ist, wenn die Drosselklappe 20 beim Betrieb des Motors mit geringer Leistung verhältnismäßig wenig geöffnet ist, daß die Drosselklappe 11 jedoch beim Betrieb des Motors mit hoher Leistung offen ist, wenn die Drosselklappe 20 verhältnismäßig weit geöffnet ist. 12 a first line arrangement A comprising the line parts 6, 7 8, 9, 10 and a throttle valve 11 is present. The exhaust lines 6 to 9 are provided with small lateral openings 13, 14, 15 and 16 near their inner ends, which open into a single afterburning chamber 17 of relatively small volume, which is assigned to the Aiispuff lines in common and which is connected to the silencer 12 by a bypass line 18 is. There is thus a second line arrangement B between the engine 1 and the muffler 12, which is connected in parallel with the first line arrangement A via the openings 13 to 16, the chamber 17 and the line 18. The bypass line 18 is provided with a small lateral opening 19 near its inner end in order to connect the line to the chamber. The throttle valve 11 is connected to a throttle valve 20 of the engine I by a rod 21 so that the throttle valve 11 is closed when the throttle valve 20 is relatively little open when the engine is running at low power, but the throttle valve 11 is opened when the engine is running is open with high power when the throttle valve 20 is relatively wide open.

Gemäß F i g. 2 und 3 sind die Auspuffleitungen 6 bis 9 und die Umgehungsleitung 18 so angeordnet, daß sie sich durch die Nachverbrennungskammer 17 hindurch erstrecken, deren mechanische Festigkeit daher erhöht werden kann. Die kleinen ÖffnungenAccording to FIG. 2 and 3, the exhaust lines 6 to 9 and the bypass line 18 are arranged so that that they extend through the afterburning chamber 17, their mechanical strength therefore can be increased. The small openings

13 bis 16 sind versetzt zueinander angeordnet, um gegenseitige Störungen möglichst zu verringern. Die äußere Wand 23 der Kammer 17 setzt sich aus einer oberen und einer unteren Hälfte zusammen, die durch Schrauben 24 lösbar miteinander verbunden sind, um die Erneuerung des von der Wand 23 umschlossenen wärmeisolierenden Materials 25 zu erleichtern. 13 to 16 are offset from one another in order to reduce mutual interference as much as possible. The outer wall 23 of the chamber 17 is composed of an upper and a lower half, which are detachably connected to one another by screws 24 in order to facilitate the renewal of the heat-insulating material 25 enclosed by the wall 23.

Die Ausführungsform nach F i g, 1 bis 3 arbeitet wie folgt: Wird die Drosselklappe 11 geöffnet, ist die erste Leitungsanordnung A offen. Daher werden die Abgase des Motors 1 hauptsächlich durch die Lei-The embodiment according to FIGS. 1 to 3 works as follows: If the throttle valve 11 is opened, the first line arrangement A is open. Therefore, the exhaust gases of the engine 1 are mainly through the line

xo tungsanordnung A dem Schalldämpfer 12 zugeführt. Daher setzt die Kammer 17 den Abgasströmen auch dann keinen Widerstand entgegen, wenn ihr Rauminhalt verhältnismäßig klein ist. Beim Schließen der Drosselklappe 11 wird auch die erste Leitungsanord-xo processing arrangement A is supplied to the muffler 12. The chamber 17 therefore does not offer any resistance to the exhaust gas flows even if its volume is relatively small. When the throttle valve 11 is closed, the first line arrangement is also

nung A geschlossen. Jetzt werden die Abgase des Motors 1 dem Schalldämpfer 12 über die die Nachverbrennungskammer 17 en'haltende zweite Leitungsanordnung B zugeführt. Dauer werden die noch nicht verbrannten Bestandteile der Abgase in der Kammer einer Reinigungsbehandlung unterzogen.voltage A closed. The exhaust gases from the engine 1 are now fed to the muffler 12 via the second line arrangement B containing the post-combustion chamber 17. The not yet burned components of the exhaust gases are permanently subjected to a cleaning treatment in the chamber.

Bei dieser erfindungsgemäßen Vot richtung kann man mit Hilfe der Drosselklappe 11 nach Bedarf die erste oder die zweite Leitungsanordnung A bzw. B wählen. Wenn z. B. der Motor eines Kraftfahrzeugs od. dgl. mit hoher Leistung betrieben wird, was in der Praxis verhältnismäßig selten vorkommt und wobei der Gehalt der Abgase an nicht verbrannten Bestandteilen so gering ist, daß man ihn praktisch vernachlässigen kann, wird die erste Leitungsanord-In this Vot direction according to the invention, the first or second line arrangement A or B can be selected with the help of the throttle valve 11 as required. If z. B. the engine of a motor vehicle.

nung A benutzt, um die Abgase abzuführen; hierbei bleibt die Nachverbrennungskammer 17 wirkungslos. Somit wird auch bei einer Nachverbrennungskammer von verhältnismäßig kleinem Rauminhalt der Nachteil vermieden, daß die Kammer einen Strömungswiderstand erzeugt und daher eine Verringerung der Motorleistung bewirkt. Dagegen benutzt man beim Anlassen des Motors oder beim Betrieb mit geringer Leistung, bei dem die Abgase große Mengen unverbranntcr Bestandteile enthalten, die zweite Leitungsanordnung ß, so daß die Nachverbrennungskammer zur Wirkung kommt.tion A used to remove the exhaust gases; the post-combustion chamber 17 remains ineffective. Thus, even in the case of an afterburning chamber with a relatively small volume, the disadvantage is avoided that the chamber generates a flow resistance and therefore causes a reduction in the engine output. On the other hand, when starting the engine or when operating at low power, in which the exhaust gases contain large quantities of unburned components, the second line arrangement ß is used, so that the afterburning chamber comes into effect.

Man kann die Ausführungsform nach F i g. 1 bis 3 so abändern, daß man die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform erhält. Während bei der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 3 eine einzige Drosselklappe 11 allen Aiispuffleitungen 6 bis 9 gemeinsam zugeordnet ist. zeigt Fig. 4 eine Ausführungsform. bei der mehrere Drosselklappen 11 α bis lld vorgesehen sind, von denen jeder Auspuffleitung eines zugeordnet ist. Man erkennt, daß sich die Anordnung nach F i g. 4 nahezu ebenso beireiben läßt wie diejenige nach F i g. 1 bis 3.The embodiment according to FIG. Modify 1 to 3 so that the in F i g. 4 is obtained embodiment shown. While in the embodiment according to FIG. 1 to 3 a single throttle valve 11 is assigned to all Aiispuff lines 6 to 9 together. Fig. 4 shows an embodiment. in which a plurality of throttle valves 11 α to lld are provided, one of which is assigned to each exhaust line. It can be seen that the arrangement according to FIG. 4 can be rubbed in almost the same way as that according to FIG. 1 to 3.

Gemäß einem weiteren Merkmal der ErfindungAccording to another feature of the invention

kann man auf die Verwendung der bei den bis jctz' beschriebenen Ausführungsbcispiclen benötigten Umgehungslcitung 18 verzichten, so daß man eine ein fachere Konstruktion von geringem Raumbedarf erhält. Eine solche Anordnung ist in F i g. 5 dargestellt. Hiernach kann man eine beliebige Auspuffleitung wählen, z. B. die am weitesten rechts liegende Lei tung 9, ui/d die Drosselklappe 11 den übrigen Aus puffleitungen 6, 7 und 8 zuordnen, so daß die gewählte Auspuffleitung 9 die Aufgabe der Umgehungsleitung 18 der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen übernimmt. one can dispense with the use of the bypass line 18 required in the embodiments described up to jctz ', so that one obtains a simpler construction with little space requirement. Such an arrangement is shown in FIG. 5 shown. You can then choose any exhaust line, e.g. B. the rightmost Lei device 9, ui / d assign the throttle valve 11 to the remaining off puff lines 6, 7 and 8, so that the selected exhaust line 9 takes over the task of bypass line 18 of the embodiments described above.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 arbeitet wie folgt: Wird die Drosselklappe 11 geöffnet, werden die Abgase aus allen Zylindern 2 bis S dem Schalldämpfer 12 über die zugehörigen Auspuff leitungen 6 bis 9The embodiment of Fig. 5 works like follows: If the throttle valve 11 is opened, the exhaust gases from all cylinders 2 to S are the muffler 12 via the associated exhaust lines 6 to 9

zugeführt, so daß die Nachverbrennungskammer 17 den Abgasen keinen Widerstand entgegensetzt; hierbei arbeitet die gewählte nicht an die Drosselklappe 11 angeschlossene Auspuffleitung 9 ähnlich wie die übrigen Auspuuleitungen 6 bis 8, Wird die Drosselklappe 11 geschlossen, strömen die Abgase aus jedem der Zylinder 2, 3 und 4 über die zugehörigen kleinen öffnungen 13. 14 und 15 in die Kammer 17 ein, um erneut verbrannt zu werden, woraufhin sie dem Schalldämpfer 12 über die nicht an die Drosselklappe 11 angeschlossene Auspuffleitung 9 zugeführt werden,supplied so that the afterburning chamber 17 does not offer any resistance to the exhaust gases; here the selected exhaust line 9 not connected to the throttle valve 11 works similarly to the remaining exhaust lines 6 to 8, If the throttle valve 11 is closed, the exhaust gases flow out of each the cylinders 2, 3 and 4 enter the chamber 17 via the associated small openings 13, 14 and 15 in order to to be burned again, whereupon they the muffler 12 via the not to the throttle valve 11 connected exhaust line 9 are fed,

An Stelle der einzigen Drosselklappe 11 der Ausfiihrungsform nach F i g. 5 kann man gemäß F i g. 6 auch drei Drosselklappen 11a, lift und lic und gemäß Fig. 7 zwei Drosselklappen 11a und lift vorsehen. Instead of the single throttle valve 11 of the embodiment according to FIG. 5 one can according to FIG. 6th also three throttle valves 11a, lift and lic and according to Fig. 7 provide two throttle valves 11a and lift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Afterburning device for an internal combustion engine, in which the exhaust pipe a the individual cylinders are combined in a manifold in front of a silencer, with a throttle arrangement and with a silencer with the afterburning chamber connecting bypass line, characterized in that the exhaust lines (6, 7, 8, 9) of the individual cylinders with mutual spacing through the post-combustion chamber (17) and within this with wall openings (13,14, 15,16) are provided and that the bypass line (18) within the chamber also has such openings (19).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the exhaust lines (6, 7,8,9) and the bypass line (18) are arranged in parallel in the chamber and that their wall openings are offset from one another.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the chamber (17) in the Relation to the downstream silencer (12) has a small volume.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the throttle arrangement consists of a single, llltn Aui.puffleitung common Throttle valve (II) exists.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the throttle arrangement consists of a throttle valve (11 α to 11 rf) in each exhaust line (6, 7, 8, 9).

(S. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the throttle valve (11) or the throttle valve (11 α to lid) with a throttle valve (20) of the engine: (1) are mechanically connected to one another, that the throttle valve or the throttle valves are closed when the engine throttle valve (20) is opened relatively little, but are open when the engine throttle valve (20) is relatively wide open.

7. Apparatus according to claim 1, characterized in that that at least one of the exhaust lines (6, 7, 8, 9), for. B. Exhaust pipe (9). is without a throttle valve and at the same time the one connecting the chamber (17) to the silencer (12) Bypass line Cl8) forms.