DE1946338C - Nachverbrennungsvorrichtung fur einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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 Nachverbrennungskammer verbindenden Umgehungsleitung.

Es ist bereits eine Nachverbrennungsvorrichtung bekannt, bei der die Abgase eines Verbrennungsmotors in eine Nachverbrennungskummer eilige leitet werden, um einer erneuten Verbrennung unterzogen zu werden, so daß die noch nicht verbrannten Bestandteile der Abgase beseitigt were! tv Die Nachverbrennungskammcr hut hierbei gewöhnlich einen so gn,;.'ieii 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 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.

Es ist ferner bekannt, eine Nachverbrennungsvorrichtung in einer Umgehungsleitung zu der gewöhnlichen, die Auspuffleitungen der einzelnen Zylinder zusammen fassenden Sammelleitung anzuordnen 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.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Nachverbrennungsvorrichtung zu schaffen, deren Nachverbrennungskammer einen verhältnismäßig kleinen Rauminhalt hat aber nicht den Nachteil der bekannten Nachverbrennungsvorrichtungen aufweist, daß die Kammer einen die Motorleistung herabsetzenden hohen Strömungswiderstand erzeugt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Nachverbrennungsvorrichtung der eingangs 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.

Gemäß einem weiteren 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 ersterer geschlossen sind, wenn die Motordrosselklappe verhältnismäßig weit geöffnet ist, und umgekehrt.

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 zu erreichen, daß man mindestens eine der AuspufTleitungen nicht mit einer Drosselklappe versieht.

Bei dieser letztgenannten Ausführungsform kann diese Auspuffleitung im Zeitpunkt des öffnens der 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 deshalb nicht erforderlich, eine von den AuspufTleitungcn getrennte Umgehungsleitung vorzusehen, so daß sich die Konstruktion vereinfacht und die Vorrichtung nur wenig Raum beansprucht.

Der wesentliche technische Fortschritt der erfindungsgemäß ausgebildeten Nachverbrennungsvorrichtung besteht darin, daß das Auspuffgas jedes Zylinders ohne Temperaturverlust direkt in die Nachverbreiuiungskammer strömt, so daß die Gastempe- S ratur in der 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.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand scheraatischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 2 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Nachverbrennungskammer der Vorrichtung nach Fig. 1;

F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie ΙΙΙ-ΙΠ in ao Fig. 2;

Fig. 4 zeigt schematisch eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3;

F i g.5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

F i g 6 und 7 zeigen schematisch zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung.

In F i g. 1 bis 3, die eine Ausführungsform der Erfindung zeigen, erkennt man einen Verbrennungsmotor I mit mehreren Zylindern, z. B. den Zylin- dem 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 Ende mit einem Schalldämpfer 12 verbunden ist, so daß zwischen dem Motor 1 und dem Schalldämpfer

12 eint: 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 Auspufflleitungen 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 parallelgeschaltet ist. Die Umgehungsleitung 18 ist nahe ihrem inneren Ende mit einer kleinen seitlichen öffnung 19 versehen, um die Leitung mit der Kammer zu verbinden. Die Drosselklappe 11 ist mit einer Drosselklappe 20 des Motors 1 durch eine Stange 21 so verbunden, ilaß 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.

Gemäß F i g. 2 und 3 sind die Auspuffleitungen 6 bis 9 und die Umgehungsleitung 18 so angeordnet, daß sie sich durch die Nachvcrbrcnnungskammcr 17 hindurch erstrecken, deren mechanische Festigkeit daher erhöht werden kann. Die kleinen öffnungen

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.

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 Leitungsanordnung^ 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 Leitungsanordnung A geschlossen. Jetzt werden die Abgase des Motors 1 dem Schalldämpfer 12 über die die Nachverbrennungskammer 17 enthaltende zweite Leitungsanordnung B zugeführt. Daher werden die noch nicht verbrannten Bestandteile der Abgase in der Kammer einer Reinigungsbehandlung unterzogen.

Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung 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 Leitungsanordnung 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 unverbrannter Bestandteile enthalten, die zweite Leitungsanordnung B, so daß die Nachverbrennungskammer zur Wirkung kommt.

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 einz^:ge Drosselklappe 11 allen Auspuffleitungen 6 bis 9 gemeinsam zugeordnet ist, zeigt F i g. 4 eine Ausführungsform, bei der mehrere Drosselklappen 11a bis Hd vorgesehen sind, von denen jeder Auspuffleitung eines zugeordnet ist. Man erkennt, daß sich die Anordnung nach F i g. 4 nahe/u ebenso betreiben läßt wie diejenige nach F i g. 1 bis 3.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann man auf die Verwendung der bei den bis jetzt beschriebenen Ausführungsbeispielen benötigten Umgehungsleitung 18 verzichten, so daß man eine einfachere 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 Leitung 9, und die Drosselklappe 11 den übrigen Auspuffleitungen 6, 7 und 8 zuordnen, so daß die gewähltc Auspuffleitung 9 die Aufgabe der Umgehungsleitung 18 der vorstehend beschriebenen Ausführung; formen übernimmt.

Die Ausführungsform nach F i g. 5 arbeitel wie folgt: Wird die Drosselklappe 11 geöITnet, werden iilc Abgase aus allen Zylindern 2 bis 5 dem Schalldämp fcr 12 über die zugehörigen AuspufTleitungen 6 bis 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 Auspuffleitungen 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

_s

erneut verbrannt zu werden, woraufhin sie dem Schalldämpfer 12 über die nicht an die Drosselklappe 11 angeschlossene Auspuffleitung 9 zugeführt werden.

An Stelle der einzigen Drosselklappe 11 der Ausführungsform nach Fig. S kann man gemäß Fig. 6 auch drei Drosselklappen 11a, 116 und lic und gemäß Fig. 7 zwei Drosselklappen 11a und 116 vorsehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Nachverbrennungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei dem die Auspuffleitungen der einzelnen Zylinder vor einem Schalldämpfer in einer Sammelleitung zusammengefaßt sind, mit einer Drosselanordnung und mit einer den Schalldämpfer mit der Nachverbrennungskammer verbindenden Umgehungsleitung, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Auspuffleitungen(6, 7, 8, 9) der einzelnen Zylinder mit gegenseitigem Abstand durch die Nachverbrennungskainmer (17) geführt und innerhalb dieser mit Wandöffnungen (13,14,15,16) versehen sind und daß die Umgehungsleitung (18) innerhalb der Kammer ebenfalls solche öffnungen (19) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffleitungen (6,7,8,9) und die Umgehungsleitung (18) in der Kammer ao parallel angeordnet und daß deren Wandöffnungen gegeneinander versetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (17) im Verhältnis zum nachgeschalteten Schalldämpfer as (12) kleinen Rauminhalt hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselanordnung aus einer einzigen, allen Auspuffleitungen gemeinsamen Drosselklappe (11) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselanordnung aus je einer Drosselklappe(11 α bis lld) in jeder Auspuffleitung (6, 7, 8, 9) besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (11) bzw. die Drosselklappen (11 α bis lld) mit einer Drosselklappe(20) des Motors(1) mechanisch so miteinander verbunden sind, daß die Drosselklappe bzw. die Drosselklappen geschlossen sind, wenn die Motordrosselklappe (20) verhältnismäßig wenig geöffnet ist, jedoch offen sind, wenn die Motordrosselklappe (20) verhältnismäßig weit geöffnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Auspuffleitungen (6, 7, 8, 9), z. B. Auspuffleitung (9), ohne Drosselklappe ist und gleichzeitig die die Kammer (17) mit dem Schalldämpfer (12) verbindende Umgehungsleitung (18) bildet.