DE2261621C3

DE2261621C3 - Abgasreaktor für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2261621C3
Application number: DE2261621A
Authority: DE
Inventors: Mitchell Joseph Detroit Mich. Haddad (V.St.A.)
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1972-12-13
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DE2261621A1; US3729937A; DE2261621B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasreaktor für Brennkraftmaschinen, mit einer äußeren gegossenen Hülle und einer von dieser getragenen und unter Bilden eines Luftraumes eingeschlossenen, den Reaktionsraum bildenden inneren Hülle sowie mindestens einem sich durch die äußere Hülle und die innere Hülle erstreckenden Abgaseinlaß und einem sich durch die äußere Hülle erstreckenden Abgasauslaß.

Bei einem bekannten Abgasreaktor dieser Art (US-PS 35 81 494) besteht die äußere gegossene Hülle aus zwei Teilen, die nach Aufnahme der inneren Hülle miteinander verbunden werden. Dies bedeutet nicht nur einen höheren Aufwand bei der Herstellung, sondern erfordert auch ein sorgfältiges Einpassen der inneren Hülle in die Teile der äußeren Hülle.

Bekannt ist ferner bei einer anderen Bauart (US-PS 18 48 990), in der inneren Hülle eine Überströmöffnung zum Einleiten von Zusatzluft in den Reaktionsraum vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasreaktor der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß seine Herstellungskosten beträchtlich gesenkt werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs herausgestellten Merkmale gelöst.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele von Abgasreaktoren nach der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch einen Teil einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasreaktor nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Längsschnitt zu F i g. 1 mit gebrochener Schnittlinie, um die Einzelheiten des inneren Aufbaues besser zu zeigen,

F i g. 3,4 und 5 Schnitte nach den Linien 3-3 bzw. 4-4 bzw. 5-5 in F i g. 2,

Fig.6 einen Querschnitt durch einen Abgasreaktor einer anderen Ausführungsform und

F i g. 7 einen Längsschnitt zu F i g. 6 nach der Linie 7-7 in F i g. 6.

Eine Brennkraftmaschine 10 üblicher Bauart weist einen Zylinderblock 12 mit mehreren Zylindern 14 für Kolben 16 auf sowie einen auf den oberen Teil des Zylinderblocks 12 aufgesetzten Zylinderkopf 18, der mit den oberen Enden der Zylinder mehrere Brennkammern 20 begrenzt

Jeder Zylinderkopf weist nicht dargestellte Einlaßventile zur Zuleitung des Gemischs zu den Brennkammern auf und ferner Auslaßventile 22 zur Abfuhr der Brenngase aus den Brennkammern 20. In jedem Zylinder sind Zündkerzen 24 angeordnet, die die

'0 Zündung des Gemisches in den Brennkammern 20 bewirken. Die Auslaßventile 22 steuern den Abstrom der Abgase zu Auslaßkanälen 26.

Zur Nachverbrennung der Brenngase nach dem Verlassen der Brennkammern der Brennkraftmaschine 10 ist ein Abgasreaktor 30 vorgesehen. Dieser besteht aus einer äußeren Hülle 32 aus Gußeisen, die eine innere Hülle 34 aus rostfreiem Stahl trägt und umschließt, wobei zwischen beiden Hüllen ein Luftraum 58 gebildet ist, der im wesentlichen die gesamte innere Hülle umgibt.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 5 ist die innere Hülle 34 aus zwei Blechschalen 36 und 38 gebildet. Innerhalb der inneren Hülle ist ein gewölbtes Leitblech 3.9 vorgesehen, das sich in der Senkrechten und Horizontalen erstreckt und mit den beiden Schalen in einem flanschartigen Saum 40 verbunden ist. Der Saum 40 wird zweckmäßig gasdicht verschweißt. Das Leitblech 39 teilt den von der inneren Hülle 34 umschlossenen Reaktionsraum in eine Einlaßkammer 41

■io und eine Auslaßkammer 42. In der Schale 36 der inneren Hülle 34 sind mehrere Einlaßöffnungen 44 vorgesehen, während eine einzige Auslaßöffnung 46 nach unten gerichtet vorgesehen ist. Die öffnungen 44 und 46 stehen über mehrere schlitzartige Öffnungen 48 in dem

^j5 Leitblech 39 miteinander in Verbindung.

Zwischen den Einlaßöffnungen 44 sind an der inneren Hülle 34 im wesentlichen über den Umfang verlaufende Ausgleichswellen 50 vorgesehen, um eine gewisse Nachgiebigkeit in Längsrichtung zu erzielen. Hierdurch

■»ο werden Spannungen infolge von Wärmedehnungen, denen bei den großen Temperaturen die innere Hülle ausgesetzt ist, verringert. Obwohl jeder geeignete, nichtporösc Werkstoff für die innere Hülle und das Leitblech 39 verwendet werden kann, ist rostfreier Stahl

⁴"> vorzuziehen, da er den hohen Abgastemperaturen widerstehen kann und gegen die Abgase korrosionsfest ist.

Die innere Hülle ist im Bereich der Ein- und Auslaßöffnungen mit Flanschen 52 versehen, die in die äußere Hülle 32 aus Gußeisen eingebettet sind, wodurch die innere Hülle 34 mit der äußeren Hülle 32 verbunden wird. Zusätzlich können Teile des Saumes 40 in einwärts gerichtete Teile 56 der äußeren Hülle 32 eingreifen, um die innere Hülle mit der äußeren Hülle fest zu verbinden.

In der endgültigen Form umgibt die äußere Hülle 32, die vorzugsweise aus Gußeisen besteht, aber auch aus jedem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt werden kann, die innere Hülle 34 vollständig, wobei die innere Hülle über die Flansche 52 und die Teile 56, wie zuvor erwähnt, abgestützt ist. Die äußere Hülle 32 schützt damit die innere Hülle 34 vor Beschädigungen von außen her.

Der Luftraum 58 erstreckt sich zwischen der

¹¹"' Außenwand der inneren Hülle 34 und der Innenwand der äußeren Hülle 32 über den gesamten Bereich mit Ausnahme der Abstützstellen. Der Luftraum 58 wird dazu benutzt, einen Strömungsweg für Zusatzbrennluft

zum Inneren des Abgasreaktors zu bilden, die für die Nachverbrennung der Brennkraftmaschinenabgase erforderlich ist Zu diesem Zwecke weist die äußere Hülle 32 einen Ansatz 60 mit einer öffnung 62 auf, um einen Zusatzlufteinlaß zum Luftraum 58 zu bilden. Die Zusatzluft wird durch eine geeignete Luftpumpe, die vorzugsweise von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, geliefert. Die zugeförderte Luft strömt durch den Luftraum 58 und hält damit die äußere Hülle 32 verhältnismäßig kühl, während sie gleichzeitig Wärme von der inneren Hülle 34 aufnimmt Die so vorgewärmte Luft tritt durch öffnungen 64 in angegossenen Flanschen 66 der äußeren Hülle und durch Rohre 68 in die Auslaßkanäle 26 der Brennkraftmaschine, wo sich die zugeführte Luft mit den abströmenden Abgasen '5 mischt. Die Abgase mit der zugemischten Luft strömen dann durch die Einlaßöffnungen 44 in das Innere der inneren Hülle 34 zur Nachverbrennung.

Zusätzlich zu der öffnung 62 in dem Ansatz 60 sind mehrere weitere Ansätze 70 an verschiedenen Stellen der äußeren Hülle 32 vorgesehen. Diese enthalten ebenfalls öffnungen 72, die durch Gewindestopfen verschließbar sind. Diese Ansätze 70 sind aus Herstellungsgründen vorgesehen.

Bei der Herstellung eines Abgasreaktors nach der Erfindung wird zunächst die innere Hülle 34 mit den Leitblechen gebildet, wozu übliche Herstellungsverfahren verwendet werden können. Danach wird Kernsand auf die äußere Fläche der inneren Hülle aufgebracht, wobei lediglich die Teile der inneren Hülle frei bleiben, die zur Abstützung und Verbindung der inneren Hülle 34 mit der äußeren Hülle 32 dienen. Hierdurch ist die relative Lage zwischen innerer und äußerer Hülle in einfacher Weise gewährleistet. Der Kernsand wird auf die innere Hülle zweckmäßig mit einem geeigneten Kernkasten aufgebracht und verfestigt, so daß er bei dem anschließenden Gießen eine ausreichende Festigkeit aufweist.

Danach wird die äußere Hülle 32 um die innere Hülle 34 und den Kern gegossen. Die öffnungen 62 und 72 in den Ansätzen 60 und 70 der äußeren Hülle können beim Gießen gebildet werden; es ist aber auch möglich, diese anschließend maschinell herzustellen. In jedem Falle wird durch diese Öffnungen nach dem Guß der Kernsand aus dem Luftraum zwischen der inneren und der äußeren Hülle entfernt. Dies kann dadurch erfolgen, daß das Gußstück geschüttelt wird, um den Sandkern zu zerbrechen, so daß dessen Bruchstücke aus den öffnungen 62 und 72 herausfallen. Notfalls können eine Reinigungslösung, Druckluft oder mechanische Reinigungswerkzeuge zusätzlich zur Entfernung des Kernmaterials aus dem Luftraum verwendet werden. Nach dem Verputzen des Gußstückes werden die nicht mehr erforderlichen Öffnungen in den Ansätzen 70 mit Pfropfen verschlossen, die zusätzlichen Bauteile wie die Rohre 68 eingebaut, worauf die Eingliederung des Abgasreaktors zwischen der Brennkraftmaschine und der Abgasanlage vorgenommen werden kann.

Eine abgewandelte Bauform ist in den F i g. 6 und 7 dargestellt, wobei gleiche Teile gleiche Bezugszeichen mit Beistrich erhalten haben. Ein erster Unterschied der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß schlitzähnliche Überströmöffnungen 76 in den Wandungen der inneren Hülle 34' den Einlaßöffnungen 44' gegenüberliegend vorgesehen sind. Die Überströmöffnungen 76 dienen als zusätzliche Luftwege von dem Luftraum 58' in den Reaktionsraum der inneren Hülle 34' zwecks Beimischung der Zusatzluft zu den dort befindlichen Abgasen, um diese nachzuverbrennen. Ein anderer Unterschied zwischen beiden Bauarten besteht in der Zahl und Lage der Leitbleche 78 und 80, die der besonderen Ausgestaltung der äußeren Hülle 32' entsprechend ausgebildet sind. Im übrigen entspricht der Aufbau der zweiten Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7 im wesentlichen der ersten Ausführungsform.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Abgasreaktor für Brennkraftmaschinen, mit einer äußeren gegossenen Hülle und einer von dieser getragenen und unter Bilden eines Luftraums eingeschlossenen, den Reaktionsraum bildenden inneren Hülle sowie mindestens einem sich durch die äußere Hülle und die innere Hülle erstreckenden Abgaseinlaß und einem sich durch die äußere Hülle erstreckenden Abgasauslaß, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülle (32) als einteiliges Stück gebildet ist und Ansätze (60,70) mit öffnungen (62, 72) aufweist, durch die nach dem die äußere Hülle bildenden Umgießen der inneren Hülle (34, 34') der den Luftraum (58) zunächst ausfüllende Kernsand entfernbar ist, wonach eine Öffnung (62) zur Bildung eines Zusatzlufteinlasses zum Luftraum (58) dient, während die anderen öffnungen (72) verschlossen werden, und daß in der inneren Hülle (34,34') mindestens eine Überströmöffnung (76, 64) zum Einleiten der Zusatzluft in den Reaktionsraum vorgesehen ist.