DE2448815A1 - Abgassystem fuer eine kolben-brennkraftmaschine - Google Patents

Abgassystem fuer eine kolben-brennkraftmaschine

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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, £ΗΗΜΜ ι*
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.WeickmaNN, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22
HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA
27-8, 6-chome, Jingumae, Shibuya-ku Tokyo, 150 / Japan
Abgassystem für eine Kolben-Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Abgassystem für eine Kolben-Brennkraftmaschine mit zwei V-artig zueinander angeordneten Zylinderreihen. Jeder Zylinder führt einen Kolben, über dem eine Hauptverbrennungskammer gebildet ist, die über einen Flammkanal mit einer Hilfsverbrennungskammer verbunden sein kann. Eine in jeder Hilfsverbrennungskammer angeordnete Zündkerze dient zur Zündung eines relativ fetten Gemischs, wodurch ein Flammenstrahl durch den Flammkanal geleitet wird, der in der Hauptverbrennungskammer ein dort vorhandenes relativ mageres Ge-* misch zündet.
In einigen bekannten Brennkraftmaschinen ist eine Reaktionskammer hinter der Verbindungsstelle der Abgasleitungen aller Zylinder angeordnet, die bewirkt, daß die Abgase weiter brennen, so daß ihr Gehalt unerwünschter Bestandteile wie z.B. unverbrannter Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid verringert wird. In solchen Fällen ist ein relativ großer Abstand zwischen den Zylindern und der Reaktionskammer erforderlich, so daß die Temperatur der Abgase vor dem Er-
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■χ
reichen der Reaktionskammer wesentlich gesenkt wird. Dieses unerwünschte Verringern der Temperatur der Abgase ist besonders merklich bei Anlaufbedingungen &r Maschine,'wenn die Reaktionskammer ihre erforderliche Betriebstemperatur so langsam annimmt, daß die Oxydationsreaktionen zur Verringerung der Erzeugung unverbrannter Kohlenwasserstoffe und von Kohlenmonoxid nicht in gewünschtem Maße stattfinden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Abgassystem für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine zu schaffen, welches diesen Nachteil nicht aufweist und bei dem eine gleichmäßige Behandlung der Abgase eines jeden Zylinders gewährleistet ist.
Ein Abgassystem der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine zwischen den beiden Zylinderreihen angeordnete Abgasreaktionskammer, die an einer Seite mit einer Abgasleitung verbunden ist, und durch eine derartige Anordnung der Austrittsenden von an die Abgasreaktionskammer angeschlossen Zylinder-Abgaskanälen, daß die aus ihnen austretenden Abgase längs einer über eine große Länge der Abgasreaktionskammer verlaufenden Strecke der Abgasleitung zugeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 den Schnitt einer Brennkraftmaschine nach der
Erfindung,
Fig. 2 eine teilweise gebrochene Draufsicht auf die in
Fig. 1 gezeigte Brennkraftmaschine und Fig. 3 den Schnitt III-III aus Fig. 2.
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In den Figuren ist eine V-8 Brennkraftmaschine E dargestellt, die aus zwei Zylinderreihe E1 und E? besteht, welche V-förmig zueinander angeordnet sind. Jede Zylinderreihe hat einen Zylinderkopf 2. Jeder Zylinder hat eine Hauptverbrennungskammer 3 und eine HiIfsverbrennungskammer V5, die mit der Hauptverbrennungskammer 3' über einen Flammkanal 4 verbunden ist. Eine Zündkerze 6 ist der Hilfsverbrennungskammer 5 zugeordnet. Ein Haupteintrittskanal 7 und ein Abgaskanal.8 münden in jede Hauptverbrennungskammer 3. Ein Hilfseintrittskanal 9 mündet in die Hilfsverbrennungskamraer 5. Der Haupteintrittskanal 7 wird durch ein Haupteintritts ventil 10 gesteuert, der Abgaskanal 8 wird durch ein Abgasventil 11 gesteuert. Ein Hilfseintritbsventil 12 steuert den Hilfseintrittskanal 9. Alle Ventile werden mit üblichen Betätigungsmechanismen gesteuert.
Eine Reaktionskammer 14 verläuft in Längsrichtung innerhalb des V-förmigen Raums 13, der mit den beiden Zylinderreihen E. und Ep gebildet ist. Dieser Kammerkörper 14 bildet eine Reaktionskammer 15. Ein wärmeisolierendes Gehäuse umgibt die Reaktionskammer 15, und der Abstand zwischen den Doppelwandungen kann mit einem Keramikmaterial oder anderen wärmeisolierenden Stoffen 16 ausgefüllt sein. Abgasleitungen 18 sind durch jede Seitenwand der Reaktionskammer 15 geführt, das äußere Ende einer jeden Abgasleitung ist mit zwei Abgaskanälen .18 einander benachbarter Zylinder verbunden, deren Auslaßzeiten gegeneinander unterschiedlich sind. Das innere Ende einer jeden Abgasleitung 18 ist auf die hintere Seitenwand 15 a ausgerichtet, so daß die Abgase ihre Bewegungsrichtung an der Wand 15 a umkehren müssen, bevor sie durch die einzelne Abgasleitung 19 am anderen Ende 15L b austreten können. Eine Einleitungsvorrichtung oder ein Leitblech 20 ist in.der Reaktionskammer 15 angeordnet und verläuft von
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einer Stelle nahe der Abgasleitung 19 zu einem offenen Ende 21, welches nahe zwei Abgasleitungen 18 angeordnet ist. Die anderen beiden Abgasleitungen 18 verlaufen in das Innere des mit dem Leitblech 20 gebildeten Raums. Das Leitblech 20 gewährleistet, daß die von den Leitungen 18 nahe der Abgasleitung 19 abgegebenen Gase längs eines größeren Teils der Länge der Reaktionskammer 15 transportiert werden, bevor sie ihre StrömungsricHung zur Abgabe durch die Abgasleitung 19 umkehren. Die zuvor beschriebene Konstruktion hat den Vorteil, daß die Abgase für relativ lange Zeit auf einer relativ hohen Temperatur gehalten werden, bevor sie durch die Abgasleitung 19 einem nicht dargestellten Schalldämpfer zugeführt werden.
Der Reaktionskammerkörper 14 und die Reaktionskammer 15 sind nach oben geöffnet, jedoch ist die Leitvorrichtung 20 an ihrer Oberseite durch eine Abdeckung 20 a verschlossen. Die oben offene Reaktionskammer 15 und die oben geschlossene Leitvorrichtung 20 sind durch eine Zuführungsleitungsanordnung 22 abgedeckt. Diese Anordnung 22 hat Hauptzuführungskanäle 7', die an die Hauptzuführungskanäle 7 der Zylinderköpfe angeschlossen sind. Die Zuführungsieitungsanordnung hat ferner abgezweigte Hilfskanäle 9', die mit den Hilfszuführungskanälen 9 der Zylinderköpfe 2 verbunden sind. Die Kanäle 71 empfangen mageres Gemisch von einem Hauptvergaser 23, die Kanäle 9" empfangen fettes Gemisch von einem Hilfsvergaser 24 mit einem einzigen Kraftstoffkanal.
Die durch ein Luftfilter 25 zugeführte Luft wird beiden Vergasern 23 und 24 ,zugeleitet. Normale Kühlwasseranschlüsse sind im Ma*schinenblock und in den Zylinderköpfen 2 vorgesehen. Die Kolben sind mit 27, das Kurbelwellengehäuse mit 28 bezeichnet.
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Beim Betrieb der Maschine wird ein in dem Hauptvergaser 23 erzeugtes mageres Gemisch während der Ansaughübe der Maschine in den Kanälen 71 verteilt und über das Zuführungsleitungs-.system 22 den Haupteintrittskanälen 7 und über diese jeder Hauptverbrennungskammer 3 zugeführt, wenn die Eintrittsventile 10 geöffnet sind. Ein in dem Hilfsvergaser 24 erzeugtes fettes Gemisch wird durch die Kanäle 91 jedem Hilfseintrittskanal 9 und damit jeder Hilfsverbrennungskammer 5 zugeführt, wenn die Ventile 12 geöffnet sind. Am Ende des Kompressionshubes eines jeden Zylinders wird das in der Hilfsverbrennungskammer 5 vorhandene Gemisch mittels einer Zündkerze 6 gezündet, und die dabei erzeugte Flamme wird durch den Flammkanal 4 in die Hauptverbrennungskammer 3 geleitet, so daß dort das magere Gemisch gezündet wird. Die . überschüssige Luft in dem mageren Gemisch der Hauptverbrennungskammer 3 wird so weit erhitzt, daß sie zur Oxydationsreaktion und Verbrennung der nicht verbrannten Kohlenwasserstoffe und zur Umsetzung des Kohlenmonoxids in Kohlendioxid ausgenutzt werden kann.
Während der Auslaßhübe werden die Abgase eines jeden Zylinders durch ihren jeweiligen Abgaskanal 8 einer der Abgasleitungen 18 zugeführt und gelangen von dort aus in die Reaktionskammer 15, wo sie auf deren Wandung 15 a gerichtet werden. Die von den beiden nahe der Abgasleitung 19 angeordneten Abgasleitungen 18 ausgegebenen Gase gelangen in die Leitvorrichtung 20 und werden durch diese an ihrem offenen Ende 21 abgegeben. Die Abgase expandieren in der Reaktionskammer 15, wodurch sie ihre Geschwindigkeit verringern. Nach Bewegungsumkehr an der Seitenwand 15 a strömen sie außerhalb der Leitvorrichtung 20 durch die Abgasleitung 19 ab.
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-A-
Es ist nunmehr zu verstehen, daß die Abgase aller Zylinder in die Reaktionskammer 15 eingeführt werden, die zwischen den beiden Zylinderreihen angeordnet ist. Die Abgase werden dabei verzögert, fließen jedoch mit sehr geringem Temperaturabfall durch die Reaktionskammer, wobei sie ihre Richtung umkehren. Somit verbleiben sie möglichst lange in der Reaktionskammer. Auf diese Weise werden Zeit und Temperatur auf solchen Werten gehalten, daß die Oxydation verbessert und die giftigen Anteile minimal gehalten werden.
Die Zuführungsleitungsänordnung 22, die als obere Abdeckung der Reaktionskammer 15 dient, wird durch die Abgase aufgeheizt, so daß die Verdampfung des mageren und fetten zugeführten Gemischs auf dem Weg von den Vergasern zur Maschine· die Zahl vorhandener Kraftstofftröpfchen minimal hält und die Verbrennung in den Haupt- und Hilfsverbrennungskammern verbessert wird. Das offene Ende 21 der Leitvorrichtung 20 ist nach unten abgebogen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Dadurch wird der größte Teil der am Ende 21 abgegebenen Gase längs der Seitenwand 15 a der Reaktionskammer 15 nach oben geleitet. Somit wird der Anteil der Abgase, der längs der Unterseite der Zuführungsleitungsänordnung 22 strömt, vergrößert und die Aufheizung der Zuführungsleitungsänordnung 22 verbessert.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß die Erfindung eine Leitung der Abgase aller Zylinder einer V-Brennkraftmaschine in eine Reaktionskammer ermöglicht, die zwischen den Zylinderreihen der Maschine angeordnet ist. Dabei tritt ein nur sehr geringer Temperaturabfall der Abgase auf, und die Verweilzeit der Abgase in der Reaktionskammer wird im Sinne einer maximalen Oxydation verlängert. Die Reaktionskammer 15 wird unmittelbar nach dem Anlaufen der Maschine schnell aufgeheizt, so daß die Abgase gleichmäßig und wirksam der gewünschten Reaktion ausgesetzt werden. Somit wird eine wesentliche Verringerung des Anteils schädlicher Bestandteile der Abgase, die in die Atmosphäre abgegeben werden, erzielt. 509817/082 1

Claims (6)

Patentansprüche
1.) Abgassystem für eine»Kolben-Brennkraftmaschine mit zwei V-artig zueinander angeordneten Zylinderreihen, gekennzeichnet durch eine zwischen den beiden Zylinderreihen .(E,., Ep) angeordnete Abgasreaktionskammer (15), die an einer Seite mit einer Abgasleitung (19) verbunden ist, und durch eine derartige Anordnung der Austrittsenden von an die Abgasreaktionskammer (15) angeschlossenen Zylinder-Abgaskanälen (18), daß die aus ihnen austretenden Abgase längs einer über eine große Länge der Abgasreaktionskammer (15.) verlaufenden Strecke der Abgasleitung zugeführt v/erden.
2. Abgassystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß1 die Austrittsenden aller Abgaskanäle (18) auf das der Abgasleitung (19) abgewandte Ende (15 a) der Abgasreaktionskammer (15) ausgerichtet sind.
3. Abgassystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitvorrichtung (20) in der Abgasreaktionskammer (15) angeordnet ist, die mit einer Austrittsöffnung (21) versehen ist, welche auf das der Abgasleitung (19) abgewandte Ende (15 a) der Abgasreaktionskammer (15) ausgerichtet ist, und daß einige Abgaskanäle (18) in die Leitvorrichtung (20) einmünden.
4. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Acht-zylinder-V-Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderreihen zu jeweils vier Zylindern jeweils ein Abgaskanal (18) die Abgase
• zweier einander benachbarter Zylinder empfängt und daß zwei Abgaskanäle (18) in die Leitvorrichtung (20) geführt sind.
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5. Abgassystem nach einem der vorhergehenden Absprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen zwei Zylinderreihen angeordnete Zuführungsieitungsanordnung (22) eine obere Abdeckung für die Abgasreaktionskammer (15) bildet, wodurch die der Maschine zugeführten Gemische aufgeheizt werden.
6. Abgassystem nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (21) der Leitvorrichtung
(20) von der Zuführungsieitungsanordnung (22) wegweisend abgebogen ist.
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DE2448815A 1973-10-15 1974-10-14 Abgassystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Hauptbrennräumen und Hilfsbrennräumen und Abgasnachverbrennung Expired DE2448815C3 (de)

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