DE2218819C3

DE2218819C3 - Exhaust gas reactor for internal combustion engines

Info

Publication number: DE2218819C3
Application number: DE19722218819
Authority: DE
Inventors: Edward Nicholas Bloomfield Hills Mich. CoIe (V.St.A.)
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1971-05-04
Filing date: 1972-04-14
Publication date: 1976-07-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasreaktor für Brennkraftmaschinen mit einer selbsttragenden äußeren Hülle und einer inneren Hülle, zwischen denen eine Schicht aus wärmeisolierendem Werkstoff vorgesehen ist.The invention relates to an exhaust gas reactor for internal combustion engines with a self-supporting outer Shell and an inner shell, between which a layer of heat-insulating material is provided is.

Ein Auspuff topf dieser Art ist durch die DT-PS 2 04 820 bekannt. Bei diesem besteht die Schicht aus wärmeisolierendem Werkstoff aus Asbest, Mineralwol-Ie od. dgl. Die Hüllen sind hierbei mechanisch miteinander verbunden, so daß Abdichtungen erforderlich sind. Ein Abgasreaktor dieses Aufbaus ist ferner auch durch die US-PS 35 81 494 bekannt, bei dem die wärmeisolierende Schicht aus zusammendrückbarem Werkstoff besteht, der gegen Berühren durch die Abgase ebenfalls durch Dichtungen geschützt ist.An exhaust pot of this type is known from DT-PS 2 04 820. In this case, the layer consists of Thermally insulating material made of asbestos, Mineralwol-Ie or the like. The sheaths are here mechanically with one another connected, so that seals are required. An exhaust gas reactor of this construction is also through the US-PS 35 81 494 known, in which the heat-insulating layer consists of compressible material, which is also protected against contact with the exhaust gases by seals.

Durch die US-PS 35 68 723 ist schließlich bekannt, einen metallischen Bauteil für Abgasanlagen um einen Kern aus keramischem Werkstoff zu gießen, der jedoch J5 im Betrieb der Einwirkung der Abgase ausgesetzt ist.From US-PS 35 68 723 is finally known to a metallic component for exhaust systems To cast a core made of ceramic material which, however, is exposed to the effects of exhaust gases during operation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasreaktor der eingangs erwähnten Art so weiter auszugestalten, daß seine Herstellung verbilligt und seine Widerstandsfähigkeit erhöht wird sowie die wärmeisolierende Schicht von den Abgasen völlig unbeeinflußt bleibt.The invention is based on the object of further developing an exhaust gas reactor of the type mentioned at the outset, that its production is cheaper and its resistance is increased, as well as the heat-insulating Layer remains completely unaffected by the exhaust gases.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der wärmeisolierende Werkstoff Kernsand ist, der auf die innere Hülle aus nichtporösem hochhitzebeständigem Werkstoff aufgebracht ist, und die äußere Hülle unter Einkapselung des Kernsands und Verbindung mit der inneren Hülle durch Gießen gebildet ist. Durch diese Ausbildung ist die Schicht aus wärmeisolierendem Werkstoff in ihrer Lage einwandfrei festgelegt und kann weder bei der Herstellung noch während des Betriebs Schäden erleiden. Da bei normalen Betriebsbedingungen die Schicht aus wärmeisolierendem Werkstoff nicht mit den Abgasen in Berührung kommt, können diese weder eine Verlagerung noch eine Abnutzung der wärmeisolierenden Schicht bewirken. Die Wärmeisolation erfolgt damit einwandfrei. Der für das Gießen der äußeren, sehr widerstandsfähigen Hülle verwendete Kernsand wird Teil des fertigen Bauteils, muß also nicht, wie bei üblichem Gießverfahren, entfernt werden, wodurch sich eine Senkung der Herstellungskosten ergibt.According to the invention, this object is achieved in that the heat-insulating material is core sand, which is applied to the inner shell made of non-porous, highly heat-resistant material, and the outer Shell is formed with encapsulation of the core sand and connection to the inner shell by casting. With this design, the layer of heat-insulating material is properly fixed in its position and cannot suffer any damage during manufacture or operation. As under normal operating conditions the layer of heat-insulating material does not come into contact with the exhaust gases, these can neither cause a displacement nor a wear and tear of the heat-insulating layer. the Thermal insulation is therefore flawless. The one for casting the outer, very resistant shell The core sand used becomes part of the finished component, so it does not have to be removed, as is the case with conventional casting processes resulting in a reduction in manufacturing cost.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigtIn the drawing is an embodiment of the invention shown. It shows

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Teil einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasreaktor nach der Erfindung,F i g. 1 shows a cross section through part of an internal combustion engine with an exhaust gas reactor according to FIG Invention,

F i e. 2 einen Querschnitt durch den AbgasreaktorF i e. 2 shows a cross section through the exhaust gas reactor

gemäß F i g. 1 nach der Linie 2-2 in F i g. 1 undaccording to FIG. 1 after the line 2-2 in FIG. 1 and

F i g. 3 einen Teilquerschnitt nach der Linie 3-3 inF i g. 3 is a partial cross-section along line 3-3 in

F i g. 2.F i g. 2.

Eine Brennkraftmaschine 10 üblichen Aufbaus enthält in einem Zylinderblock 12 Zylinder 14 zur Aufnahme von Kolben 16. Auf den Zylinderblock 12 ist oben ein Zylinderkopfblock 18 aufgesetzt, der mit den Zylindern Brennkammern 20 begrenzt.An internal combustion engine 10 of conventional design contains 12 cylinders 14 for receiving in a cylinder block 12 of piston 16. A cylinder head block 18 is placed on top of the cylinder block 12, with the cylinders Combustion chambers 20 limited.

Im Zylinderblock ist eine Nockenwelle 22 gelagert, die unmittelbar nicht dargestellte Einlaßventile und Auslaßventile 24 betätigt, durch die der Abstrom der Brenngase aus den Brennkammern 20 gesteuert wird. In den Brennkammern 20 sind ferner übliche Zündkerzen 26 vorgesehen.A camshaft 22 is mounted in the cylinder block, the intake valves and not shown directly Exhaust valves 24 operated, through which the outflow of the combustion gases from the combustion chambers 20 is controlled. Conventional spark plugs 26 are also provided in the combustion chambers 20.

Die Auslaßventile 24 öffnen in Auslaßkanäle 28, wobei neben den Auslaßventilen Zusatzluft zur Nachverbrennung der Abgase zugeleitet wird. Ein Luftkanal 30 im Zylinderkopfblock wird von einer nicht dargestellten Luftpumpe mit Druckluft versorgt, die über den einzelnen Auslaßkanälen 28 zugeordnete I.uftriiken 12 den Abgasen zugemischt wird.The exhaust valves 24 open in exhaust channels 28, with additional air for afterburning in addition to the exhaust valves the exhaust gases is fed. An air duct 30 in the cylinder head block is provided by a not shown The air pump is supplied with compressed air, the air ducts 12 assigned to the individual outlet ducts 28 is mixed with the exhaust gases.

Die Nachverbrennung findet in einem Abgasreaktor 34 statt, der an die Abgaskanäle 28 der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Der Abgasreaktor hat eine äußere Hülle 36 aus Gußeisen und eine innere Hülle 38 aus rostfreiem Stahl. Zwischen beiden Hüllen ist eine Schicht 40 aus Kernsand eingekapselt, der als Wärmeisolierung wirkt, um die Abgase auf einer für die Nachverbrennung geeigneten Temperatur zu halten.The afterburning takes place in an exhaust gas reactor 34 connected to the exhaust gas ducts 28 of the internal combustion engine connected. The exhaust gas reactor has an outer shell 36 made of cast iron and an inner shell 38 made of stainless steel. A layer 40 of core sand is encapsulated between the two shells, which acts as thermal insulation acts to keep the exhaust gases at a suitable temperature for post-combustion.

Wie die F i g. 1 bis 3 zeigen, besteht der Hauptteil der inneren Hülle 38 aus zwei Metallblechhälften 42 und 44, die längs einer mit Flanschen versehenen Naht 46 miteinander verschweißt sind. Mit der Innenfläche der inneren Hülle 38 sind sich in Längsrichtung erstrekkende Leitbleche 48 und 50 (F i g. 2) verbunden, um eine Vergrößerung des Strömungswegs der Abgase von Einlaßöffnungen 52, die mit den Abgaskanälen 28 Verbindung haben, und einer einzigen Auslaßöffnung 54 zu erhalten.As the F i g. 1-3, the major portion of the inner shell 38 consists of two sheet metal halves 42 and 44 welded together along a flanged seam 46. With the inner surface the inner shell 38 are connected in the longitudinal direction extending baffles 48 and 50 (Fig. 2) to an enlargement of the flow path of the exhaust gases from inlet openings 52 which are connected to the exhaust gas ducts 28 Have connection, and a single outlet opening 54 to receive.

Die innere Hülle 38 weist mehrere im wesentlichen in Umfangsrichtung liegende Wellen 56 auf, die der inneren Hülle 38 zwischen den Einlaßöffnungen 52 eine gewisse Nachgiebigkeit in Längsrichtung geben. Hierdurch werden die Spannungen infolge von Ausdehnungen und Schrumpfungen der inneren Hülle in Längsrichtung infolge der hohen Temperaturunterschiede, denen die innere Hülle ausgesetzt ist, verringert.The inner shell 38 has a plurality of substantially circumferential shafts 56 that of the inner Sheath 38 between the inlet openings 52 give a certain flexibility in the longitudinal direction. Through this are the stresses due to expansion and contraction of the inner shell in the longitudinal direction due to the high temperature differences to which the inner shell is exposed, reduced.

Zweckmäßig wird für die innere Hülle und die Leitfläche rostfreier Stahl verwendet, da er den hohen Temperaturen der Abgase widerstehen kann und korrosionsfest gegen die Verbrennungsprodukte ist. Indessen könnten auch andere geeignete richtporöse Werkstoffe Verwendung finden.Stainless steel is expediently used for the inner shell and the guide surface, since it has the high Can withstand temperatures of the exhaust gases and is corrosion-resistant to the combustion products. Meanwhile Other suitable directional porous materials could also be used.

Die Einlaß- und Auslaßöffnungen der inneren Hülle haben nach außen abgebogene Flansche 58. die in die äußere Hülle 36 aus Gußeisen ragen. Ferner erstreckt sich ein Lappen 60 (F i g. 3) des Flansches 46 in die äußere Hülle 36 aus Gußeisen. Durch diese Verbindungen wird die innere Hülle 38 in ihrer Lage zur äußeren Hülle 36 festgelegt.The inlet and outlet openings of the inner shell have outwardly bent flanges 58 which are inserted into the outer shell 36 made of cast iron protrude. Also, a tab 60 (Fig. 3) of flange 46 extends into the exterior Cover 36 made of cast iron. These connections make the inner shell 38 in position with the outer shell 36 set.

Die zwischen den Hüllen liegende isolierende Schicht 40 besteht, wie erwähnt, aus Kernsand. Bei der Herstellung des Abgasreaktors wird die Schicht aus dem isolierendem Werkstoff auf die äußere Fläche der inneren Hülle nach deren Zusammenbau aufgebracht, so daß sie vollständig mit Kernsand eingehüllt ist mit Ausnahme der Flansche 58 und des Lappens 60. Danach werden die Ein- und Auslaßöffnungen mit Kern-The insulating layer 40 lying between the sheaths consists, as mentioned, of core sand. In the Manufacture of the exhaust gas reactor is the layer of insulating material on the outer surface of the inner shell applied after their assembly, so that it is completely encased with core sand with Except for the flanges 58 and the flap 60. Thereafter, the inlet and outlet openings with core

■topfen verschlossen und danach die äußere Hülle 36 aus Gußeisen um die innere Hülle 38 und den Kernsand gegossen.■ pot closed and then the outer shell 36 made of cast iron around the inner shell 38 and the core sand poured.

Auf diese Weise wird der isolierende Werkstoff in Form des Kernsands völlig zwischen der inneren Hülle und der äußeren Hülle, die vorzugsweise aus Gußeisen hergestellt wird, aber auch aus anderem geeig^nclern Werkstoff gebildet sein könnte, eingekapselt. Durch diese Einkapselung ist der isolierende Werkstoff eindeutig in seiner Lage festgelegt.In this way, the insulating material in the form of the core sand is completely encapsulated between the inner shell and the outer shell, which is preferably made of cast iron, but could also be made of other ^suitable material. This encapsulation clearly defines the position of the insulating material.

Die äußere Hülle 36 weist außer einem Hauptteil 62 Teile 64 auf, mit denen die Einlaßöffnungen mit den Auslaßkanälen des Zylinderkopfes verbunden werden und hierzu nicht dargestellte Befestigungsmittel aufweisen, mit denen der Abgasreaktor 34 an dem Zylinderkopf der Maschine festgelegt wird. Ebenso ist ein Teil 66 im Bereich der Auslaßöffnung vorgesehen, der Befestigijngsmiitei zum Anschluß an eine Abgasleitung aufweistThe outer shell 36 has in addition to a main part 62 parts 64, with which the inlet openings with the Exhaust ducts of the cylinder head are connected and have fastening means not shown for this purpose, with which the exhaust gas reactor 34 is fixed to the cylinder head of the engine. Likewise is a Part 66 is provided in the area of the outlet opening, the fastening means for connection to an exhaust pipe having

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung stellt die äußere Hülle 36 eine Siütze für die inneren Bauteile des Abgasreaktors dai und schützt diese in wirksamer Weise gegen Schaden bei der Montage und während des Betriebs. Aus diesem Grund ist die Verwendung vonIn the embodiment according to the invention, the outer shell 36 provides a support for the inner components of the Exhaust gas reactor dai and protects it in an effective manner against damage during assembly and operation. Because of this, the use of

ίο Gußeisen zweckmäßig, da sich bei diesem für diese Zwecke geeignete Wandstärken ergeben. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Gußeisen für die äußere Hülle besteht darin, daß bei einem Schaden an der inneren Hülle 38 die äußere Hülle das Entweichen von Abgasen zuverlässig verhindert.ίο Cast iron expedient as this is used for this Purposes result in suitable wall thicknesses. Another benefit of using cast iron for the exterior Sheath consists in the fact that if the inner sheath 38 is damaged, the outer sheath prevents the escape of Reliably prevents exhaust gases.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

If· C If · C

Claim:

Exhaust gas reactor for internal combustion engines with a self-supporting outer shell and an inner S. Sheath, between which a layer of heat-insulating material is provided, thereby characterized in that the heat insulating material (40) is core sand which is applied to the inner shell (38) made of non-porous, highly heat-resistant material is applied, and the outer shell (36) is formed with encapsulation of the core sand and connection to the inner shell by casting.