DE2045658C - Nachverbrennungsvornchtung fur die Abgase eines mehrzylindrischen Kraftfahrzeugmotors - Google Patents

Description

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.-'•ercn Brennraum die Mündungsstellen der F.in- düngen /wischen diesen Teilen darzustellen. Pie ■ -!-!rohrstutzen im Bereich der vom inneren Brenn- Brennkammer besteht aus einem äußeren, durcii das -,m treicii Lüngenabschnitie liegen, stirnseitig geschlossene Rohr6 gebildeten Bienni-iue wärmetechniseh besonders vorteilhafte Aus- raum 2 und einem inneren Brennraum 3, der durch .!uiigsfoini der Lrfindung besteht darin, daß 5 das stirnseilig abgeschlossene Rohr 7 gebildet ist. ::;destens ein Lintrittsrohrslutzen in Richtung auf In den inneren Brennraum münden die Fintritts-Austrit'.srohrstut/en des inneren Brennraums in rohrstutzen 12 und 13; in den äußeren Brennraum äußeren Brennraum mündet. münden die Hintrittsrohrstut/en 11 und 14. Die I )as Aultreten von störenden Gegenströmungen [^:.intritisrohrstiitzen 12 und 13 werden vorteilhaft mit den Brennräumen kann dadurch weitgehend io dem Rohr 6 verschweißt und sind mit ihrem inneren ihgeset/t werden, duß alle Liniritisrohistutzen für linde durch Bohrungen im Umfang des den inneren ! äußeren und inneren Brennraum auf der Höhe Brennraum bildenden Rohrs 7 lose hindurehgesteckl. selben Manlellinie am den äußeren Brennraum Diese Befestigungsart bietet sich bei allen Rohrenden Rohr angeschlossen sind bzw. dieses ·. ui vu an. die den inneren Brennraum mit der iiMoßen. i₅ Außenseite der Brennkainnier verbinden. An die ■ ,ir den Ausgleich \on Wärmedehnungen an dem F.iinii ittsrohrstut/.en Il bis ,4 werden die inotorinneren Brennraum bildenden R< Ή schlägt die seitigen Abgasleitungen angeflanscht. Die Lintriils-■ Endung vor. daß das den inneren Brennraum rohrstutzen 11 bis 14i können jeweils entweder direkt lende Rohr mittels Ίlalterungeu an der Innenwand am Motorblock befestigt oder über motorseitige äußeren Biennraums abgestützt ist. so daß die 20 Ahgasleitimgen mit den einzelnen Abgasstutzen des , -ien ties Rohrs nicht festgehalten sind. Motors verbunden sein. Der innere Brennraum 3 ist : Hr- ilen äußeren Brennraum bildende Rohr kann über den AustriüsrohrsUitzen 4 mit der auspuff zwei Blechhäuten und einer zwischen diesen seitigen Abgasleitung \erbunden. In F i g. 2 ist er-.•jbiachien Isolierschicht gebildet sein, wobei die sichtlich, daß der äußere Brennraum 2 über den L-ie Bleehhaul etwa quer zur Rohrlängsriehtung 25 Rohrstutzen 5 mit der auspuffseitigen Abgasleitung i.iufende Sicken /um Ausgleich von Wiirmesnan- verbunden ist.

igen aufweist. In der Quersehnittsdarslellung gemäß !■'i g. 3 ist In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine die Ineinanderanordnung des den äußeren Brenn-■-.•iiverbrennung von Motorabgasen ohne spür- raum 2 begrenzenden äußeren Rohrs 6 und des im 1 ■:en und durch die strömungstechnisch«. Ausbildung 30 wesentlichen den inneren Brennraum 3 bildenden !,'.imgten L.eitungsverlust geschaffen. Die Abgase Rohrs 7 erkennbar. Beide Rohre sind mittels der ..iiichslrömen entweder den inneren oder den äußc- Halterungen 8 gegeneinander abgestützt, die vorlcü-' υ Brennraum, wobei durch die Ineinanderanord- haft in einem mittleren Längenbereicii ties inneren •ing ik ' Brennräume sämtliche Wände der Brenn- Rohrs 7 an diesen befestigt sind. Die freien luden '■ immer auf hoher Temperatur gehalten werden, was 35 des inneren Rohrs können sich dann ungehindert ' ' den endotherm verlaufenden Nachverbrennimgs- entsprechend der Wärmeeinwirkung ausdehnen. Dei •■■>rgang von größter Bedeutung ist. Mit der Anortl- in F i g. 3 sichtbare Hintrittsrohrstul/.en 12 ist. ebenso !Hing getrennter Brennräume in der erfindungsge- wie der F.intrittsrohrstutzen 13, mindestens mit tier i'.iäßen Weise ist es gelungen, der bei Hochleistungs- äußeren Blechhaut 6« des isolierten Rohrs 6 \erniütor-.11 verstärkt erhobenen Forderung hinsichtlich 40 schweißt, während, in F i g. 3 nicht sichtbar, das de,· spezifischen Motorleistung gerecht zu werden. innere Fntle der F.intrittsrohrstutzen durch eine v-.nbei aber andererseits eine solche Führung tier Bohrung in der Wand der inneren Brennkammer \bgase ermöglicht ist. daß noch die erwünschte hindurchgesteckt ist, wobei die Bohrung etwas weiter weitgehende Nachverbrennung zweier schädlicher ist als die Außenabmessung des Eintrittsrohrstut/ens Abgasbestandteile, nämlich der Kohlenwasserstoffe 45 12. Das äußeie Rohr6 ist wärmeisoliert. Die Isolieruiul des Kohlenmonoxids, erzielt wird. schicht (> c ist simdwichartig zwischen zwei Blech-/ur weiteren F.rläuterung der Merkmale und Vor· häuten da und 6 h eingebettet. Im Rahmen des teile tier Lrfiiiduug wird auf die folgende Figuren- fachmännischen Könnens liegt aber auch eine Ausbesehreibung verwiesen. In den Figuren der Zeich- fülmmgsfoiiii, bei der das Rohr 6 durch eine innere liimg zeigt 50 Blechhaut und eine an deren Außenseite vorgesehene. Fig. I einen I ängsschnitt durch dii Brennkammer, einen Schutzüberzug tragende Isolierschicht gebildet Fig.? eine Ansicht der Brennkammer mit den ist.

Rohranschlüssen für die motorseitigen Abgaslei- Das in den F i g. I bis 3 dargestellte Ausführungstungen, beispiel tier erfimlungsgemiißen Brennkammer ist auf Fig. 3 einen Querschnitt durch die Brennkammer 55 eieren Verwendung an einem Vierzylindermotor aus- !icmäß lll-III tier F i g. 2, gelegt. Dabei werden die motorseitigen Abgasstutzen I i g. 4 einen Längsschnitt durch eine anders auf- der vier Zylinder jeweils gesondert mit der Brenngebaute Brennkammer in schcmatischer Darstellung, kammer th.rch Anschließen an die F.inlrittsrohr-F i g. 5 einen Querschnitt gemäß V-V der F i g. 4. stutzen 11 bis 14 berbunden. Die Hintritlsrohr-F i g. <i einen thematischen Längsschnitt durch 60 stutzen Il und 14 werden bei einem Vierzylindereine Brennkammer für einen Vierzylindermotor. Reihenmotor mit dem eisten und dem vierten F ig. 7 und 8 jeweils einen schematisch ilarge- Zylinder verbunden, die Einlrittsrohrstutzen 12 und stellten Längsschnitt durch eine Brennkammer für 13 mit dem zweiten und dem dritten Zylinder, einen Sechszylindermotor. Selbstverständlich ist auch die Umkehrung möglich. Der in F i g. I dargestellte Längsschnitt durch tlie 65 nämlich den ersten und den vierten Zylinder mit Brennkammer I zeigt tieren grundsätzlichen Aufbau, den Lintrittsrohrstulzen 12 und 13 und ilen zweiten wobei darauf verzichtet wurde, die Halterungen der und den dritten Zylinder mit den Eintrittsrohrein/elnen Feile tier Brennkammer bzw. tlie Verbin- stutzen 11 und 14 zu, verbinden.

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Heim Betrieb der erfindungsgcmäßen Brennkam- Die I' i μ. 7 und 8 /eigen jeweils eine Brennkammer mer erzeugen die uns den Eintiittsrohrslulz.cn 11 bis für einen Sechszylinder-Reihenmotor, wobei jeweils 14 austretenden heißen Abgase innerhalb der Brenn- drei aufeinander abgestimmte Zylinder zusammcnkammer Stellen .V₁ bis .V₁ mit besonders hoher lern- gefaßt sind und entweder mit dem inneren oder dem peraiur. An diesen Stellen wird die Oxydation der 5 äußeren Brennraum verbunden sind. Gemäß I·" i g. 7 vorbcistrcichcndtn Abgase besonders gefördert. Die sind die HiiHrittsrohrsUitz.cn 9 bis 14 derart aufcin-Stellen S₁ bis .S'._t bewirken insbesondere eine starke anderfolgend angeordnet, daß zuerst die drei in den örtliche Erhitzung der im äußeren Brennraum bc- äußeren Brennraum 2 mündenden Eintrittsrohrfindlichen Abgase, während die Stelle 5₄ die in den stutzenlO.il und 14 vorgesehen sind, an welche inneren Brennraum eingeleiteten Abgase vor cl«rcn i° sich dann die drei mit dem inneren Brennraum 3 Austritt aus der Brennkammer noch einmal kräftig verbundenen Einlrillsrohrstutzen 12,13 und 9 anaufheizt, schließen. Bei den Brennkammern gemäß den Fig.7 Durch die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und S sind der Rohrstutzen S des äußeren Brenngcwähltc Ineinanderanordnung der beiden Brenn- raums und der Austrittsrohrstutz.cn 4 des inneren räume und durch die im Ausführungsbeispiel gemäß 15 Brennraums an einander entgegengesetzten Stirnder F i g. I bis 3 gezeigte besondere Anordnung der seilen der Brennräumc angeordnet, während bei den Kintrittsrohrstutzcn 11 bis 14 längs einer Mantcllinie Ausfuhrimgsformen gemäß den Fig. I bis 6 Ausder Rohre der Brennkammer wird ein besonders trittsrohrstutzen 4 und Rohrstutzen 5 an benachgünstiges strömungstechnisches Verhalten der Abgase harten Stirnseiten der Brennräumc angeschlossen erzielt, ohne daß dabei das eigentliche Ziel der F.r- 20 sind.

findung vernachlässigt wird, nämlich die Abgase Als geeignete Werkstoffe für die Herstellung der

so lange im Bereich der Brennkammer zu halten, daß erfindungsgemäßen Brennkammer kommen hochle-

der gewünschte Oxydationsgrad der zu oxydierenden gierte Chrom-Niekcl-Stählc mit einer Zundcrbc-

Ahgasbcstandtcilc erzielt wird. ständigkeil bis zu 12(X)T in Frage. Die zwischen

Fine intensivere Frwärmung der Stellet, kann 25 den beiden Blcchhäutcn des äußeren Rohrs cinge-

noch dadurch erreicht werden, daß der Eintrittsrohr- brachte Isolierung besteht vorteilhaft aus Fasern aus

stutzen 11 etwas schräg mil seiner Mündung auf die Aluminiumoxid oder Siliciumoxid oder sonstigen

Stirnfläche des Rohres weisend, angeordnet wird. Keramikfasern, die eine Temperaturbeständigkeit von

Auch die Fig. 4 und (S zeigen jeweils Ausfüh- etwa 1250' C aufweisen müssen.

rungsformcn einer Brennkammer für Vierzylinder- 30 Aus der großen Zahl der dem Fachmann ohne

Reihenmotoren. Bei der in Fig.4 dargestellten weiteres zu Verfugung stehenden Ausführungsformen

Brennkammer sind die die Rrennräumc bildenden der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden zur Vcr-

Rohre 6 und 7 im Querschnitt kreisförmig, wie der dcutlichung des der Erfindung zugrunde liegenden

sehcmalisch in Fig. 5 dargestellte Querschnitt zeigt. Gedankens einige besonders typische Formen aus-

Die in Fig.4 dargestellte Ausführungsform unter· 35 gewählt. Selbstverständlich sind noch zahlreiche

scheidet sich von der Ausführungsform gemäß den Varianten sowohl hinsichtlich der Anordnung der

Fig. I bis 3 hauptsächlich dadurch, daß die Ein- Abgasleitungen als auch der Rohrstutzen möglich,

trittsrohrstutzen 12 und 13 sowie 11 und 14 bereits wobei jeweils auf einen bestimmten Motor abzustellen

außerhalb der Brennkammer zusammengefaßt sind. ist.Beispielsweisewurdcbcwußtdaraufver/ichtct.auch

Demnach läßt sich die in Fig.4 gezeigte Aus- 40 noch ein Ausführungsbeispiel mit einer Brennkam-

führungsform mit geringerem Aufwand herstellen mer für einen Achtzylindermotor zu zeichnen,

als diejenige gemäß den F i g. I bis 3. Schließlich steht auch noch die Wahl der äußeren

Das charakteristische Merkmal der in Fig.6 Form der erfindungsgemäßen Brennkammer im Bc-

schematisch im Längsschnitt dargestellten Brenn- lieben des Fachmanns. Jc nach den Platzverhältnisscn

kammer besteht darin, daß die in den äußeren 45 wird er die Brennkammer, übereinstimmend mit den Brennraum 2 blasenden Eintrittsrohrstutzen 11 und gezeigten Ausführungsbeispiclen, länglich ausbilden; 14 infolge ihrer auf das den inneren Brennraum 3 bei beschränktem Raumangebot besteht jedoch ohne bildende Rohr 7 zielenden Anordnung für eine weiteres die Möglichkeit, die Brennkammer und besonders gute Aufheizung der im inneren Brenn- damit die beiden die Brennräumc bildenden Rohre

raum 3 befindlichen Abgase sorgen. 5° gekrümmt auszubilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Aus einer Auspuffvorrichtung (deutsche Auslege- Patentansprüche: schrift 1 301 342) ist es bekannt, nur Abgasleitungen mit silIi nicht störendem Abgastakt in aneinander

1. N ach verbrennungsvorrichtung für die Abgase angrenzenden lire η η rau nie η zusammenzufassen,
eines rnehr/ylindrigen Kraftfahrzeugmotor*, ge- 5 Fine weitere bekannte Vorrichtung (.!einsehe gebenenfalls mit Frischluft/ufuhreinrichtung. mit Offenlemmgsschrift 1476 561) zeigt -inen Nachzwei Brennräumen. in welche bzw. von welchen brenner, bei dem die Brennräume nebeneinander angegebenenfalls zusammengefaßte Abgasleitungen geordnet sind, i'ber einen als Isohermantel dienenvon Motorzylindern gesondert münden bzw. aus- den Rinuraum. der mi· Abgas gefüllt ist. sind die gehen, rl a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t. daß io l'rennräume miteinander verbunden. Um Verluste an iler eine Brennraum (3) \om anderen nach außen Aiiiiasw..rme zu vermeiden, werden die von den wärmeiMilierien Brennraum (2) eingehüllt ist, daß Motorzylindern kommenden Abgasleitungen aiii die Brennraume (2. 3) mindestens näherungsweise kürzestem Weg. d.h. gesondert, dem Nachbrenner £C;.'_enciiv.mdci abnedieluet sind und daß nur Ab- zugeführt. Bei der bekannten Vorrichtung wird die i'^lcnuiiüen ι¹) Ins 14) mit sich nicht störendem 15 Naehverbremiunu durch Zufuhr von Frischluft ge· .Abgastakt in icdem der Brennraume zusammen- fördert.

jiclaßt sind. Der l-.rfindun» hegt die Aufgabe zugrunde, eine

2. Wirrichtung nach Anspruch I. dadurch sie- Vorrichtung der eingangs erwähnten Art warme- und kennzeichnet, daß die Brennraume (2.

3) als sirömuiiüsiechnisch besonders günstig auszubilden Mini'-eilig abgeschlosvL-nc. twa gleichgerichtete 20 und liir eine Anwendui'it; im modernen Molorenbau Kohre ausgebildet sind. geeignet zu gestalten.

ν \oi richtung nach <.\en Ansprüchen ! und 2. Die l-.rfinduiis: I ■ < s t diese Aufgabe dadurch, daß

dadurch gekennzeichnet, daß der innere Brenn- der eine Brennraum \om andeien nach außen raum (3) iibu einen den äußeren Brennraum (2) wärmeisolieiten Brennraum eingehüllt ist. daß die Mmisctlig durchstoßenden Ausirittsnihrstutzen 25 Brennraume mindestens näherimgsweise gegenein-(4) und der j ι:'.lere Brennraum über einen siirn- ander abgedichtet sind und daß nur Abgasleiiungeii seitig an ihm angesetzten Rohrstutzen (5) mit den mit sich nicht störendem Abuastakt in jedem der Abgaslcitungen der Motorzylinder verbunden ist. Brennraume zusammengefaßt sind, (iemäß der Ir-

4. Wh richtung nach An>pru h 2. dadurch ge- findung und der dedanke der Leistungsabslimnumg. kennzeichnet, daß sich der innere Brennraum (3) 30 eier im modernen Motorenbau eine große Rolle nur über eine Teillange des äußeren Brennraums spielt, auch für eine Nachverbrennuiigsvorrichtung

(2) eisirecki und daß im anderen Brennraum voll berücksichtigt.

die Muudungs'-iellen der l-intrilt-rohistutzen I ine an sich wünschenswerte vollständige Ab-

(11.14) tin Bereich der vom inneren Brennraum dichtung der Brennraume gegeneinander ist min-

(3) freien I.iingenabschnilte liegen. 35 destens im Bereich der mit der Außenseite der

5. Vorrichtung nach den .Ansprüchen I bis 4, da- Brennkammer veibundenen Rohrstutzen nach dem durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hin- tierzeitigen Stand der Technik nicht möglich. Um tnttsrohrstutzen (14) in Richtung auf den Aus- die im Bereich der Brennkammer auftretenden triitsrohrstutzen (4) des inneren Bremiraums (3) Wärmedehnungen zuzulassen, geht man den Weg. in den äußeren Brennraum mündet. 40 die den äußeren Brennraum durchstoßenden, in den

fi. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i inneren Brennraum mündenden Rohrstutzen von bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß alle Hin- der Wand des inneren Brennraums fernzuhalten und Iriltsrohrslutzen (9 bis 14) für den äußeren und nur mit der Wand des äußeren Brennraums dichtend inneren Brennraum auf der Höhe derselben zu verbinden. Für die konstruktive Verwirklichung Mantcllinie am den äußeren Brennraum bilden- 45 genügen jedoch sehr enge Spalte, so daß es zu einei den Rohr (6) angeschlossen sind bzw. dieses d'c Motorleistung beeinträchtigendei. Vermischung durchstoßen. der Abgase des inneren Brennraum* mit denen des

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I äußeren Brennraums nicht kommen kann.
Iu^ 6. dadurch gekennzeichnet, daß das den Im Rahmen der Hifindung ist es möglieh, die

inneren Brennraum (3) bildende Rohr (7) mittels so durch jeden Abgasstut/en des Motors austretenden Halterungen (8) an der Innenwand des äußeren Abgase ic*eils in getrennten Leitungen oiler über Brennraums (2) abgestützt ist. eiiu gemeinsame Leitung den beiden Brennräumen

zuzuführen. Die im Hinzelfall geeignete Lösung wird man nach den riiumlidi konstruktiven Oegehenü* heiten an einem Kraftfahrzeug wählen. Eine strömungstechnisch besonders vorteilhafte Ausführungs-

Die Hrfiiidung betrifft eine Naehverbrennungs- form der Hrfindung besteht darin, daß die Brennvoirichtung für die Abgase eines mehrzyhndrischen räume als stirnseitig abgeschlossene, etwa gleich-Kraltlahrzeugniolors. gegebenenfalls mit Frischluft- gerichtete Rohre ausgebildet sind. Dabei ist es zuführeinrichtung, mit zwei Brennräumen, in welche 60 zweckmäßig, daß eier innere Brennraum über einen bzw. von welchen zusammengefaßte Abgasleiiungeii i\cn äußeren Brennraum stimseitig durchstoßenden von Motoi, ■ lindern gesondert münden bzw. aus- Austritistohrstutzcn und der äußere Brennraum über gehen. einen stimseitig an ihm angesetzten Rohrstutzen mit

Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung den Abgasleitungen der Motorzy'inder verbunden ist. (britische Patentschrift I 021 50S) sind die nebenein- 65 Line ströinungstechnisch besonders vorteilhafte .i.-ider angeordneten Brcnnräunie von einem gemein Ausführungsform der Hrfindung besteht darin, daß sanen Mantel eingehüllt. Dabei werden die Frisch- sich der innere Brennraum nur über eine Teillänge hiftleitunuen vom serbtaunien Almas vori'.cwän,:i. des äußeren Brennraums ei si reckt und daß im