DE2532013C3 - Brennkraftmaschinen-Abgassystem mit ausgekleideten Abgaskanälen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennkraftmaschinen-Abgassystem mit einem eine Abgasreaktionskammer enthaltenden Abgassammler mit einem dünnwandigen metallischen Innengehäuse, das mit Abstand in einem dickwandigen Gehäuse angeordnet ist und die Abgasreaktionskammer enthält, welche mit einem von jedem Zylinder ausgehenden Auslaßkanal über Sammlerarme verbunden ist, wobei jeder Auslaßkanal mit einer dünnwandigen Auskleidung aus hitzebeständigem Material geringer Wärmekapazität versehen ist, die mit einem Sammlerarm verbunden ist.

Ein Abgassystem dieser Art ist aus der US-PS 3635031 bekannt. Es ermöglicht in der Abgasreaktionskammer eine Nachverbrennung der Abgase, wozu diese unter möglichst geringen Wärmeverlusten der Abgasreaktionskammer zuzuführen sind. Hierbei ist jedoch der Nachteil gegeben, daß infolge der separaten Führung eines jeden Auslaßkanals jede Auskleidung während der Zeit zwischen darin nacheinander folgenden Abgasimpulsen abkühlen kann und daher beim jeweils folgenden Abgasimpuls wieder Wärme aus den Abgasen entnimmt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, gegenüber dem bekannten Abgassystem die Wärmeverluste der Abgase weiter herabzusetzen und sie hierdurch in der Reaktionskammer reaktionswilliger für die Nachverbrennung zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Abgassystem eingangs genannter Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Auslaßkanäle für einander benachbarte Zylinder paarweise angeordnet sind und die Auslaßkanäle eines jeden Paars zu einer gemeinsamen Austrittsöffnung zusammenlaufen, wobei jeweils die Auskleidungen für das Paar zu einem einheitlichen Gabelrohrstück vereinigt sind.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht darin, daß die heißen Abgase benachbarter Zylinder ίο das gemeinsame Gabelrohrstück dauernd auf hoher Temperatur halten, wodurch die Wärmeverluste der Abgase zwischen den Zylindern und der Abgasreaktionskammer wesentlich verringert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungsfiguren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise gebrochene und geschnittene Draufsicht auf die wichtigsten Teile eines Abgassystems nach der Erfindung, und

Fig. 2 einen Seitenschnitt des in Fig. 1 gezeigten Abgassystems.

In den Figuren ist eine Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Zylindern 2 dargestellt, die jeweils einen Kolben 3 enthalten, welcher eine Wandung eines Hauptbrennraums 4 bildet. Ein Vorbrennraum 7 ist mit jedem Hauptbrennraum 4 über einen Flammkanal 5 verbunden. Eine Zündkerze 6 ist für jeden Vorbrennraum 7 vorgesehen.

Eine Zuführungs-Mehrfachleitung A hat Wandungen, die eine Hauptzuführungskammer 9 bilden, welche mit jedem Hauptbrennraum 4 über Zuführungskanäle 8 verbunden ist. Die Mehrfachleitung A hat ferner Wandungen, die eine Hilfszuführungskammer

11 bilden, welche mit jedem Vorbrennraum 7 über J5 Hilfszuführungskanäle 10 verbunden ist. Ein Abgassammler B ist aus einem doppelwandigen Innengehäuse 12 gebildet, das eine Außenwand 24 und eine darin mit Abstand angeordnete Innenwandung 20 hat. Diese Teile sind in einem dickwandigen Gehäuse 13 angeordnet. Die dünnen Wange des Innengehäuses

12 sind aus wärmebeständigem Material hergestellt, das eine geringe Wärmekapazität hat. Ein solches Material ist beispielsweise Edelstahl. Eine erste Abgasreaktionskammer 14 innerhalb des Innengehäuses 12 empfängt Abgase von der Maschine durch Sammlerarme 15, die einen Teil des Innengehäuses 12 bilden. Jeder Sammlerarm 15 empfängt die Abgase aus zwei benachbarten Auslaßkanälen 16 der Maschine 1. Die Auslaßkanäle 16 sind mit Auskleidungen 17 aus dünnem, wärmebeständigem Material mit geringer Wärmekapazität, beispielsweise aus Edelstahl hergestellt. Eine einzelne Auskleidung 17 mit zwei zusammenlaufenden Zweigen ist jedem Paar einander benachbarter Abgaskanäle 16 zugeordnet und hat eine gemeinsame Austrittsöffnung 17a, die mit einem Sammlerarm 15 in Verbindung steht. Auf diese Weise bilden jeweils die Auskleidungen 17 zweier benachbarter Zylinder 2 ein einheitliches Gabelrohrstück.

Die Abgase strömen aus der ersten Abgasreaktionskammer 14 in eine zweite Abgasreaktionskammer 19 innerhalb der Innenwandung 20 durch eine öffnung 21. Die Abgase gelangen von der zweiten Abgasreaktionskammer 19 durch eine öffnung 22 in einen Zwischenraum zwischen der Innenwandung 20 und der Außenwand 24. Eine dritte Reaktionskammer 23, die durch den Zwischenraum gebildet ist, umgibt die erste Abgasreaktionskammer 14 und die zweite Abgasreaktionskammer 19. Die Abgase treten

aus der dritten Abgasreaktionskammer durch eine Austrittsleitung 25 aus und werden durch einen nicht dargestellten Schalldämpfer geführt, Pje Wärme der Abgase wird innerhalb der Auskleidungen 17 der Abgaskanäle 16 und innerhalb des doppelwandigen In- s nengehäuses 12 im dickwandigen Gehäuse 13 gehalten. Der mehrfach gebogene Weg der Abgase, der durch die Abgasreaktionskammern 14,19 und 23 erzeugt wird, hält die Abgase für relativ lange Zeit auf einer relativ hohen Temperatur. Da die den Brenn- to räumen zugeführten Gemische insgesamt, d. h, hinsichtlich des Mischungs-Mittelwerts, mager sind, enthalten die Abgase einen Überschuß an Sauerstoff. Die lange Verweilzeit bei hohen Temperaturen innerhalb des Abgassystems bewirkt eine Umsetzung des schädliehen CO in harmloses CO₂ und eine fortgesetzte Oxydation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in den Abgasen.

Die Wände 27 des Gehäuses 13 bilden nach oben weisende öffnungen 28. Eine wärmebeständige Platte 29 ist in der öffnung 28 angeordnet. Sie besteht aus demselben Material wie das doppelwandige Innengehäuse 12. Gewindeelemente 30 verbinden die Platte 29 mit der Außenwand 24 des Innengehäuses 12. Die Außenwand 24 und die Platte 29 haben mehrere aufeinander ausgerichtete öffnungen 31, so daß die Abgase aus der dritten Abgasreaktionskammer 23 auf Platten 32 und 33 einwirken können, die Wandungen der Zuführungskammern 11 und 9 bilden. Diese Platten bestehen aus wärmebeständigem dünnwandigem Metall geringer Wärmekapazität, beispielsweise aus Edelstahl, Die Wärme wird vom Abgassammlsr B durch die Platte 32 übertragen und heizt das angereicherte Gemisch in der Hilfszuführungskammer 11 auf. Ähnlich wird Wärme vom Abgassammler B durch die Platte 33 übertragen, so daß das abgemagerte Gemisch in der Hauptzuführungskammer 9 aufgeheizt wird.

Ein Hauptvergaser 35 liefert abgemagertes Gemisch für die Hauptzuführungskammer 9, ein Hilfsvergaser 36 liefert angereichertes Gemisch für die Hilfszuführungskammer 11. Ein zweiter Hauptvergaser 37 liefert gleichfalls abgemagertes Gemisch, jedoch tritt dieser Vergaser nur dann in Aktion, wenn die Maschine unter schwerer Last arbeitet. Bei Leerlauf oder geringer Last bleibt er abgeschaltet. Die zweite Hauptzuführungskammer 38 ist mit Abstand zur öffnung 28 angeordnet und wird nicht direkt durch die Abgase aufgeheizt. Sie führt zu denselben Hauptzuführungskanälen 8 wie die erste Hauptzuführungskammer 9.

Ein größerer Teil der Länge 'riner jeden Auskleidung 17 äst mit Abstand zu der Innenwand des jeweiligen Abgaskanals 16 angeordnet. Die Verwendung wärmebeständiger Auskleidungen 17 in den Abgaskanälen der Maschine begünstigt die Haltung der Abgase auf möglichst hoher Temperatur in der Abgasreaktionskammer 14, so daß dadurch eine weitere Verbesserung der Steuerung schädlicher Anteile in den Abgasen erreicht wird. Dies wirkt sich insbesondere während eines Maschinenbetriebs unter geringer Belastung aus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Brennkraftmaschinen-Abgassystem mit einem eine Abgasreaktionskammer enthaltenden AbgassammJer mit einem dünnwandigen metallischen Innengehäuse, das mit Abstand in einem dickwandigen Gehäuse angeordnet ist und die Abgasreaktionskammer enthält, welche mit einem von jedem Zyinder ausgehenden Auslaßkanal über Sammlerarme verbunden ist, wobei jeder Auslaßkanal mit einer dünnwandigen Auskleidung aus hitzebeständigem Material geringer Wärmekapazität versehen ist, die mit einem Sammlerarm verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (16) für einander benachbarte Zylinder paarweise angeordnet sind und die Auslaßkanäle eines jeden Paars zu einer gemeinsamen Austrittsöffnung (17 a) zusammenlaufen, wobei jeweils die Auskleidungen (17) für Jas Paar zu einem einheitlichen Gabelrohrstück vereinigt sind.
2. 2. Abgassystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (12)

   a) eine die Abgasreaktionskammer (14) bildende Innenwandung (20) mit Zwischenraum (dritte Reaktionskammer 23) umfaßt, die auch eine zweite, mit der ersten (14) durch eine öffnung (21) verbundene Abgasreaktionskammer (19) bildet,

   b) der Zwischenraum als eine dritte Reaktionskanuner (23) vorgesehen ist, welche der zweiten Reaktionskammer (19) nachgesch&ltet ist.