DE2336615A1 - Vorrichtung zum verhindern des abgebens von schadstoffen durch verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zum Gebrauch in Verbindung mit Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere den Diesel- und Ottomotoren von Kraftfahrzeugen bestimmte Vorrichtung zum Abführen von Abgasen derart, daß eine Luftverschmutzung möglichst weitgehend vermieden wird. Bekanntlich sind sowohl staatliche als auch örtliche Behörden bestrebt, die Verschmutzung der Atmosphäre durch die von Kraftfahrzeugen abgegebenen Abgase möglichst weitgehend einzuschränken. Dies gilt insbesondere in Städten und Ortschaften, die in bestimmten Gebieten, z.B. in Tälern, liegen, oder von denen bekannt ist, daß sich besondere atmosphärische Bedingungen ausbilden können, welche schmelle Luftbewegungen verhindern, so daß die Abgase in der Atmosphäre nicht verdünnt werden.

Die Abgase, die von Verbrennungsmotoren, insbesondere Otto- und Dieselmotoren zum Antreiben von Personen- und Lastkraftwagen und anderen Straßenfahrzeugen abgegeben werden, führen nicht nur zu einer Luftverschmutzung, sondern auch zu einer Geräuschbelästigung, und um hier Abhilfe zu schaffen,

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Gind bereits zahlreiche Bauarten von verbesserten Auspufftöpfen und Abgasschalldämpfern vorgeschlagen worden. In vielen Fällen erfüllen diese Konstruktionen ihre Aufgabe jedoch nicht im gewünschten Ausmaß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Abgasschalldämpfer zu schaffen, der mit Umlenkorganen versehen ist, die dazu dienen, den Strom der von einem Verbrennungsmotor abgegebenen Abgase so umzulenken, daß Änderungen der Strömungsrichtung und der Strömungsgeschwindigkeit sowie das Auftreffen der Abgase auf die Umlenkorgane bewirken, daß sich von den Abgasen mitgeführte Kraftstofftröpfchen auf den Umlenkorganen niederschlagen und sich in einem unteren Teil des Gehäuses der Vorrichtung sammeln, aus dem die angesammelte Flüssigkeit abgeführt werden kann.

Genauer gesagt, ist durch die Erfindung ein Schalldämpfergehäuse geschaffen worden, in dem mehrere geneigte Umlenkorgane in einer solchen Beziehung zueinander angeordnet sind, daß sie längs des Strömungswegs der Abgase Kammern von unterschiedlicher Größe abgrenzen, um zu bewirken, daß die in den Schalldämpfer eintretenden Gase entspannt werden, wobei sich das Ausmaß der Entspannung, die Strömungsgeschwindigkeit und die Strömungsrichtung der Gase so ändern, daß eine Wirbelbewegung erzeugt wird, um aus den Gasen Flüssigkeitströpfchen abzuscheiden und niederzuschlagen, um die Temperatur der Gase herabzusetzen und die entstehenden akustischen Schwingungen bis auf ein Minimum zu verringern, ohne daß in dem Schalldämpfer ein erheblicher Gegendruck erzeugt wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen teilweise als Seitenansicht gezeichneten Schnitt längs der Linie 1-1 in Fig. 2 durch eine Ausführungsform eines Abgasschalldämpfers;

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-3-Mg. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Mg. 1;

Mg. 3 eine teilweise weggebrochen gezeichnete perspektivische Darstellung des Abgasschalldämpfers nach Mg. 1 und

Zu dem dargestellten Abgasschalldämpfer gehört ein rohrförmiges, langgestrecktes Gehäuse 1, das sich aus mehreren Abschnitten zusammensetzt, die an ihren Enden Mansche 2 aufweisen, mittels welcher die Gehäuseabschnitte miteinander verbunden sind. Am Eintrittsende des Schalldämpfers ist eine Stirnwand 3 angeordnet, in die ein Rohr 4 eingebaut ist, zu dem ein Rohrbogen 6 gehört, der dazu dient, den eintretenden Abgasstrom um 90° nach unten im rechten Winkel zur Längsachse des Gehäuses 1 umzulenken. Das Eintrittsrohr 4 ist auf beliebige Weise an die Abgasleitung eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors angeschlossen. Am Austrittsende des Gehäuses

I ist eine Stirnwand 7 vorhanden, die eine Austrittsöffnung 8 aufweist, an die sich ein Austrittsrohr 9 anschließt. Gemäß Mg. 1 ist die Austrittsöffnung 8 im unteren Teil der Stirnwand 7 am Austrittsende ausgebildet.

Gemäß Mg. 1 und 2 ist der Schalldämpfer mit mehreren Umlenkorganen 11 versehen, die an Teilen ihrer Ränder mit der Innenwand des Gehäuses 1 verschweißt sind. Das der Stirnwand 3 am Eintrittsende am nächsten benachbarte erste Umlenkorgan

II ist in einem solchen Abstand von der Stirnwand 3 angeordnet, daß es eine Kammer abgrenzt, deren Rauminhalt etwa dem Dreifachen des gesamten Rauminhalts sämtlicher Verbrennungsräume des Motors entspricht, an den der Schalldämpfer angeschlossen ist. Die in der Strömungsrichtung jenseits des ersten Umlenkorgans 11 angeordneten zweiten und dritten Umlenkorgane 11 begrenzen jeweils eine Kammer, deren Rauminhalt im wesentlichen dem Rauminhalt eines einzigen Verbrennungsraums des Motors entspricht. Das vierte Umlenkorgan 11 ist so angeordnet, daß es den Rauminhalt der Kammer vergrößert, die sich zwischen ihm und dem zweiten Umlenkorgan erstreckt, und das der Stirnwand 7 am Austrittsende am nächsten benachbarte

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fünfte Umlenkorgan 11 ist in einem solchen Abstand von dem vierten Umlenkorgan angeordnet, daß sich eine weitere Vergrößerung des Rauminhalts ergibt, und der Abstand zwischen dem fünften Umlenkorgan und der Stirnwand 7 ist so gewählt, daß in dem Schalldämpfer eine letzte Kammer vorhanden ist, die im wesentlichen den gleichen Rauminhalt hat wie die erste Kammer.

Die Umlenkorgane 11 sind abwechselnd an einander gegenüberliegenden Wandteilen des Gehäuses 1 befestigt; genauer gesagt, sind das erste, das dritte und das fünfte Umlenkorgan am unteren Teil des Gehäuses 1 angebracht, während das zweite und das vierte Umlenkorgan mit dem gegenüberliegenden oberen Teil des Gehäuses verbunden sind. Jedes Umlenkorgan 11 hat einen kreisbogenförmig gekrümmten Rand 14 (Pig· 3) und eine Schnittkante 16 (Fig. 2), welch letztere durch einen Abstand von dem Benachbarten Teil der Innenfläche 13 des Gehäuses 1 getrennt ist, so daß in dem Gehäuse Durchlässe 17 vorhanden sind, die abwechselnd dem oberen bzw. dem unteren Teil des Gehäuses benachbart sind. Wie in Pig. 3 durch wellenförmige gestrichelte Linien 18 angedeutet, strömen die dem Schalldämpfer zugeführten Abgase durch den Rohrbogen 6, der nach innen zum unteren Teil des Gehäuses 1 gerichtet ist, dann nach oben und durch den Durchlaß 17 über dem ersten Umlenkorgan 11, hierauf wieder nach unten unter dem zweiten Umlenkorgan hindurch, weiter nach oben und wieder nach unten über das dritte bzw. unter dem vierten Umlenkorgan hinweg und hierauf über das fünfte Umlenkorgan, um schließlich den Schalldämpfer über die Austrittsöffnung 8 und d&s Rohr 9 zu verlassen. Die gestrichelten Linien 18 deuten nur den allgemeinen Verlauf des Gasstroms an, doch es ist zu bemerken, daß der Gasstrom an mehreren Punkten verwirbelt wird, so daß Fliehkräfte auftreten und Teile des Gasstroms auf die verschiedenen Umlenkorgane auftreffen, um zu bewirken, daß flüssige Teilchen aus den Abgasen abgeschieden und/oder niedergeschlagen werden. Ferner wird angenommen, daß die zwischen den Gasen und den Umlenkorganen auftretende Reibung bewirkt, daß statische Elektrizi-

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tät entsteht, und daß sich hierbei manche der von den Abgasen mitgeführten festen und flüssigen Teilchen elektrisch aufladen und daher von benachbarten Teilen des Schalldämpfers angezogen werden. G-emäß Fig. 3 gelangen die Abgase von dem Rohrbogen 6 aus zunächst in die erste Kammer. Da der Querschnitt des Rohrbogens 6 erheblich kleiner ist als der Querschnitt der ersten Kammer, in der er mündet, entspannen sich die in die erste Kammer eintretenden Gase sehr schnell. Hierauf spielen sich entsprechende Änderungen des Volumens und der Strömungsgeschwindigkeit in den nachfolgenden Kammern ab, während die Gase über die verschiedenen Umlenkorgane 11 hinwegströmen., bis die Gase schließlich in der dem Auslaß des Schalldämpfers am nächsten benachbarten Kammer erneut entspannt werden. Auch diese Vorgänge tragen zum Abscheiden von flüssigen Teilchen und eines Teils der festen Teilchen aus den Abgasen bei.

Das Abscheiden und niederschlagen fester und flüssiger Teilchen aus den Abgasen wird ferner dadurch gefördert, daß die Umlenkorgane 11 untereinander parallel angeordnet und sämtlich in der gleichen Richtung geneigt sind. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das erste Umlenkorgan, das sich vom unteren Teil des Gehäuses 1 aus nach oben erstreckt, gemäß Fig. 1 nach oben und in Richtung auf das Eintrittsende bzw. den Rohrbogen 6 in dem Gehäuse geneigt, undalle übrigen Umlenkorgane sind parallel zu dem ersten Umlenkorgan angeordnet.

Das Gehäuse 1 ist in seinem unteren Teil mit Löchern versehen, so daß die sich in den beschriebenen Kammern ansammelnden Flüssigkeitsteilchen unter der Wirkung der Schwerkraft in eine Auffangschale übertreten können, die sich längs des unteren Teils des Gehäuses 1 erstreckt.

Die Auffangschale 26 ist gemäß Fig. 1 von ihrem dem Eintrittsende des Schalldämpfers benachbarten Ende 27 aus in Richtung auf ihr dem Austrittsende benachbartes Ende 28 geneigt und in Abschnitte unterteilt, die in die Lücken zwischen den Flanschverbindungen 2 der Gehäuseabschnitte passen und

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durch lösbare Rohrverschraubungen 29 verbunden sind, so daß der Schalldämpfer auch nach seinem Zusammenbau in seine Hauptteile zerlegt werden kann. An dem Austrittsende 28 ist die Auffangschale mit einem Sammelraum 31 versehen, der einen Auslaß 32 aufweist, welcher mit einer Rückleitung 33 verbunden ist, die sich entweder an das Luftfilter oder direkt an die Ansaugleitung des Motors anschließen läßt, damit die gesammelte Flüssigkeit bzw. der Kraftstoff dem Motor erneut zugeführt werden kann.

Der Schalldämpfer nach der Erfindung bewirkt, daß die Abgase entspannt werden, und daß die von den Abgasen mitgeführte Flüssigkeit kondensiert wird, ohne daß dem Abgasstrom ein Gegendruck entgegenwirkt; ferner wird die Temperatur der Abgase herabgesetzt. Der in der ersten Kammer mündende Rohrbogen 6 bewirkt ein plötzliches Umlenken des Abgasstroms um 90° nach unten, und danach wird der Abgasstrom nach oben zu dem ersten Durchlaß 17 umgelenkt. Diese plötzlichen Richtungsänderungen führen zum Entstehen von Fliehkräften, die bewirken, daß die schwereren Flüssigkeitströpfchen gegen die benachbarten Flächen der Umlenkorgane und der Kammern geschleudert werden, woraufhin sie sich unter der Wirkung der Schwerkraft im unteren Teil des Schalldämpfers sammeln. Hierbei durchströmen die Abgase den Schalldämpfer mit einer hohen Geschwindigkeit. Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung die Emission von Verunreinigungen verringert, die zur Bildung von "Smog" führen, daß sie wirtschaftliche Vorteile bietet, daß sich bei ihrem Gebrauch die Leistung des zugehörigen Motors erhöht, daß der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird, und daß sich eine höhere Beschleunigung erzielen läßt. Außerdem dämpfen die Umlenkorgane die akustischen Schwingungen der Abgase in einem solchen Ausmaß, daß er praktisch geräuschlos arbeitet.

Ansprüche;

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Claims (7)

1. -7-ANSPRÜCHE

   Cl.) Vorrichtung zum Verhindern des Abgebens von Schadstoffen durch Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet , daß ein geschlossenes rohrförmiges Gehäuse (1) vorhanden ist, daß das Gehäuse ein geschlossenes.Eintrittsende (3) und ein geschlossenes Austrittsende (7) aufweist, daß das Eintrittsende mit einem an die Abgasleitung einer Verbrennungskraftmaschine anschließbaren Einlaß (4) versehen ist, daß das Austrittsende einen Auslaß (8, 9) aufweist, daß in dem Gehäuse zwischen seinen Enden in Längsabständen mehrere Umlenkorgane (11) verteilt sind, die Ränder (14) aufweisen, mit welchen sie abwechselnd an einander gegenüberliegenden Wandteilen des Gehäuses befestigt sind, und die außerdem freie Ränder (16) besitzen, die jeweils durch einen Abstand von dem betreffenden Teil der Innenwand des Gehäuses getrennt sind, so daß in dem Gehäuse abwechselnd auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnete Durchlässe (17) vorhanden sind, die dazu dienen, die Strömungsrichtung der zugeführten Abgase auf ihrem Weg von dem Eintrittsende zum Austrittsende mehrmals zu ändern, daß der Abstand zwischen dem ersten Umlenkorgan und dem Eintrittsende der größte vorhandene Abstand ist, daß zwischen den mittleren Umlenkorganen gleich große oder nahezu gleich große Abstände vorhanden sind, die erheblich kleiner sind als der Abstand zwischen dem ersten Umlenkorgan und dem Eintrittsende, daß an den mit dem Gehäuse verbundenen Rändern der Umlenkorgane keine Öffnungen vorhanden sind, so daß die Abgase gezwungen werden, über die freien Ränder der verschiedenen Umlenkorgane hinwegzuströmen, daß die Umlenkorgane untereinander parallel Tand gegen die Längsachse des Gehäuses in der gleichen Richtung geneigt sind, daß das erste Umlenkorgan mit seinem freien Rand in Richtung auf das Eintrittsende geneigt ist, daß die freien Ränder der Umlenkorgane die freien Ränder der ihnen auf beiden Seiten benachbarten Umlenkorgane überlappen, daß längs des untersten Teils des Gehäuses ein geschlossener Raum zum Sammeln von aus den Abgasen abge-

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   schiedener Flüssigkeit vorhanden ist, und daß das Gehäuse in seinem untersten Teil zwischen den Umlenkorganen mit Öffnungen (19) versehen ist, durch die hindurch abgeschiedene Flüssigkeitsteilchen in den geschlossenen Raum übertreten können.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen dem letzten Umlenkorgan ( 1 1 ) und dem Austrittsende (7) des Gehäuses (1) etwa gleich dem Abstand zwischen dem ersten Umlenkorgan und dem Eintrittsende (3) bzw. dem Einlaß (4, 6) ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich an den Einlaß (4) eine Einlaßleitung (6) anschließt, die von dem Durchlaß (17) an dem ersten Umlenkorgan (11) abgewandt ist und dazu dient, die zugeführten Abgase so in die Vorrichtung einzuleiten, daß sie nicht auf direktem Wege zu dem ersten Durchlaß strömen.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der an dem Austrittsende (7) vorhandene Auslaß (8, 9) gegenüber dem Durchlaß (17) an dem letzten Umlenkorgan (11) seitlich versetzt ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand zwischen dem ersten Umlenkorgan (11) und dem Eintrittsende (3) des Gehäuses (1) so gewählt ist, daß an dieser Stelle eine Kammer vorhanden ist, deren Rauminhalt etwa gleich dem gesamten Hubvolumen der Verbrennungskraftmaschine ist, der die Vorrichtung zum Gebrauch zugeordnet ist, und daß die Abstände zwischen den mittleren Umlenkorganen so gewählt sind, daß zwischen je zwei benachbarten mittleren Umlenkorganen eine Kammer vorhanden ist, deren Rauminhalt annähernd dem Hubvolumen eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine entspricht.

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6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt der Einlaßleitung (6) erheblich kleiner ist al» der Querschnitt der ersten Kammer, so daß sich die in die erste Kammer einströmenden Abgase entspannen.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (1) im untersten Teil seiner Wand zwischen den Umlenkorganen (11) mit Öff nungen (19) versehen ist, die das Entweichen von gesammelten Flüssigkeitsteilchen ermöglichen, und daß das Gehäuse an seiner Unterseite mit einer geschlossenen Schale (26) versehen ist, in der die Öffnungen münden, so daß sich die entweichende Flüssigkeit in der Schale sammelt.

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