DE2034810A1 - Abgasreaktor fur Brennkraftma schinen - Google Patents

Description

• Abgasreaktor für Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasreaktor für Brennkraftmaschinen, im wesentlichen bestehend aus einem mit einem Wärmeisoliermantel versehenen zylindrischen oder prismatischen Innengehäuse mit einem darin angeordneten Flammenhalter und mit Firschluftzuführung sowie einem Außengehäuse.
• Bekannte Abgasreaktoren sind derart ausgebildet, daß sich der Strömungsquerschnitt plötzlich erweitert. Nachteilig ist der hierbei auftretende Carnot-Stoßverlust, der den Auspuffgegendruck zwangshäufig erhöht, erwünschte Gasschwingungen dämpft und dadurch die Entleerung des Motorbrennraumes verschlechtert, Der Abgasstrahl prallt dann auf eine Wand, wodurch ein neuer Stoßverlust entsteht. Durch mellrfache Umlenkung im Abgasreaktor wird auf Grund der erhöhten Aufenthaltszeit eine Nachverbrennung des Gasgemisches erreicht.
• Der Nachteil der Umlenkungen ist ein weiteres Ansteigen des Motorgegendruckes infolge erhöhten Druckverlustes und eine Dämpfung der Gasschwingungen im Auspuff, was besonders im hohen Drehzahlbereich eines Verbrennungsmotors einen großen Leistungsverlust zur Folge hat. Bekannte Abgasreaktoren haben außerdem zu große Abmessungen und sind wegen ihres komplizierten Aufbaues in der Herstellung teuere Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile bei Abgasreaktoren zu vermeiden. Dabei wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abgasreaktor in axialer Richtung durchströmt wird.
• Dadurch, daß das Gas-Luftgemisch den Abgasreaktor in axialer Richtung durchströmt, wird erreicllt, daß die Auspuff-GassciIwingungen, die die Entleerung des Motorbrennraumes begünstigen, voll aufrechterhalten werden. Die axiale Durchströmung gewährleistet außerdem - durch den Wegfall mehrfacher Umlenkungen - und in Verbindung mit großen Durchtrittsquersclmitten im Flammrohrkegel - einen kleinen Druckverlust des Reaktors, was eine erhebliche Verringerung des Auspuffgegendruckes zur Folge haut. Durch allmähliche Erweiterung des Reaktor-Eintrittsquerschnittes wird der Carnot-Stoßverlust stark vermindert oder ganz vermieden. Dadurch wird der Auspuffgegendruck weiterhin verringert. Durch diese Vorgänge wird der Verlust an Motorleistung auf ein Minimum reduziert. Die wenigen dünnen Blechteile innerhalb des Reaktor-Brennraumes lassen sich sehr schnell erwärmen, so daß das Abgas auch bei Kaltstart schon nach sehr geringer Anlaufzeit entgiftet wird. Bei kleinen Abmessungen wird eine gute Abgasentgiftung erzielt, insbesondere auch im Leerlauf.
• Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der Flaiumenhalter aus einem aus Blech gefertigten. mit Löchern versehenen Kegel ouer Pyramide besteht, dessen bzw. deren kleinerer Öffnungsquerschnitt innerhalb des Eintrittsquerschnittes des lunengehäuses liegt, dessen bzw. deren AustrittsquerscIrnitt innerhalb des Innengehäuses dessen bzw. deren lichter Weite entspricht, und daß an den Austrittsquerschnitt ein aus Blech bestehender Kegel oder Pyramide angeschlossen ist, dessen bzw. deren kleinerer Öffnungsquerschnitt an den Auslaß aus dem Gehäuse angeschlossen ist.
• In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann der Eintritt am Innengehäuse in das Gehäuse hinein sich konisch erweiternd ausgebildet sein und an dem Flammenhalter können im Bereich des kleineren Öffnungsquerschnittes Stege angeordnet sein, mit denen der Flammenhalter am Gehäuseeintritt abgestützt ist.
• Ferner können durch den Flammenhalter und das Innengehäuse zwei Brennräume gebildet werden, in denen die Gasreaktion stattfindet.
• Weiterhin ist es möglich, daß der Eintritt des Innengehäuses mit dem Auslaß der Brennkraftmaschine durch ein Rohr verbunden ist, in das mindestens eine Rohrzuführung für Frischluftzufuhr einmündet.
• In dei Zeichnung ist ein Abgasreaktoi nach der Erfindung in einem Ausfü1Irungsbeispiel dargestellt.
• Der in einem Längsscliiiitt gezeigte Abgasreaktor weist ein zylindrischeb Innengehäuse 1, einen Wärmeisolierungsmantel 2 und ein Außengehäuse 3 auf. An dem Außengehäuse 3 ist auf der Eintrittsseite ein Ubergangsgehäuse 4 mit einem Stutzen 5 befestigt, der mit einem Flansch t> an den Auslaß einer Brennkraftmaschine angeschlossen werden kann. Inneriialb des Gehäuses 1 ist ein aus Blech gefertigter Flammenhalter 7 von kegeliger Form angeordnet. Der kleinere Öffnungsquerschnitt 8 des Flammenhalters 7 liegt innerhalb des sich konisch in das Gehäuse 1 hinein erweiternden Eintrittes 9 und ist durch radiale Stege 10 abgestützt. Der Austrittsquerschnitt 11 des Flammenhalters 7 liegt innerhalb des Innengehäuses 1 und entspricht der lichten Weite deses Gehäuses. An den Austrittsquerschnitt 1 des Flammenhalters 7 schließt ein aus Blech bestehender Kegel 12 an, dessen kleinerer Öffnungsquerschnitt 13 in dem Deckel 14 liegt. An den Deckel 14 ist das Auspuffrohr 15 angeflanscht. Der Flammenhalter 7 ist mit Löchern 16 versehen.
• Im Inneren des Stutzens 5 ist mit einem Abstand von diesem das Rohr 17 wärmeisoliert angeordnet, das den Motorauslaß mit dem sich konisch erweiternden Eintritt 9 verbindet. Durch eine Rohrzuführung 18 wird frische, gegebenenfalls auch vorgewärmte Luft in das Rohr 17 eingeblasen, was durch ein besonderes Aggregat oder allein durch den Unterdruck im Rohr 17 erreicht werden kann0 Die Frischluft strömt zusammen mit dem vom Motorauslaß kommenden heißen Abgas in den eigentlichen Reaktor im Innengehäuse 1. Dabei wird das Gas/Luftgemisch im Bereich des Eintrittes 9 in einen Primär und einen Sekundärstrom aufgeteilt. Der Primärstrom fließt direkt in den Innenraum 19 des Flammenhalters 7, der Sekundärstrom dringt in den Außenraum 20 und expandiert von dort durch die Locher 16 in den Innenraum 1 des Flammenhalters, wo er eine intensive Verwirbelung der beiden Teilströme bewirkt.
• Im Außenraum 0 findet eine Teilverbrennung statt Die Hauptverbrennung erfolgt in de Querschnittserweiterung des Innenraumes 19, in dem sich Rezirkulationswirbel 21 ausbilden, die zur Stabilisierung der Verbrennung notwendig sind. Nach dem Flammenhalter 7 strömt das Oas durch den Kegel 12, der durch ein gaspolster in dem abgeschlossenen Raum 22 besonders gut wärmeisoliert ist. Der Kegel 12 ist nur mit wenigen Schweißpunkten am Deckel 14 befestigt, so daß seine Wärmeableitung sehr gering ist.

Claims (5)

Ansprüche

1. Abgasreaktor für Brennkraftmaschinen, im wesentlichen bestehend aus einem mit einem Wärmeisolierungsmantel versehenen zylindrischen oder prismatischen Innengehäuse mit einem darin angeordneten Flammenhalter und mit Frischluftzuführung sowie einem Außengehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasreaktor in axialer Richtung durchströmt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenhalter (7) aus einem aus Blech gefertigten, mit Löchern (16) versehenen Kegel oder Pyramide besteht, dessen bzw. deren kleinerer Öffnungsquerschnitt (8) innerhalb des Eintrittsquerschnittes des Innengehäuses (1) liegt, dessen bzw. deren Austrittsquerschnitt (11) innerhalb des Innengehäuses dessen bzw. deren lichter Weite entspricht, und daß an den Austrittsquerschnitt (II) ein aus Blech bestehender Kegel (12) oder Pyramide angeschlossen ist, dessen bzw. deren kleinerer Öffnungsquerschnitt (13) an den Auslaß aus dem Gehäuse angesciilossen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt (9) am Innengehäuse (1) in das Gehäuse hinein sich konisch erweiternd ausgebildet ist und an dem Flammenhalter (7) im Bereich des kleineren Öffnungsquerschnittes (8) Stege (10) angeordnet sind, mit denen der Flammenhalter am Gehäuseeintritt abgestützt ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Flammenhalter (7) und das Innengehäuse (1) zwei Brennräume (19 una 20) gebildet werden, in denen die Gasreaktion stattfindet.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichn*, daß der Eintritt (9) des Innengehäuses (1) mit dem Auslaß der Brennkraftmaschine durch ein Rohr (17) verbunden ist, in das mindestens eine Rohrzuführung (18) für Frischluftzufuhr einmündet. L e e r s e i t e