DE2533669A1 - Verfahren und einrichtung zum regeln der auspuffemissionen einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents
Verfahren und einrichtung zum regeln der auspuffemissionen einer verbrennungskraftmaschineInfo
- Publication number
- DE2533669A1 DE2533669A1 DE19752533669 DE2533669A DE2533669A1 DE 2533669 A1 DE2533669 A1 DE 2533669A1 DE 19752533669 DE19752533669 DE 19752533669 DE 2533669 A DE2533669 A DE 2533669A DE 2533669 A1 DE2533669 A1 DE 2533669A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- combustion
- insert body
- phase
- outlet channel
- exhaust gases
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/26—Construction of thermal reactors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
- F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
- F02B19/1023—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s)
- F02B19/1028—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s) pre-combustion chamber and cylinder having both intake ports or valves, e.g. HONDS CVCC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
- F02B53/10—Fuel supply; Introducing fuel to combustion space
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B53/00—Internal-combustion aspects of rotary-piston or oscillating-piston engines
- F02B2053/005—Wankel engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
- F02B2275/14—Direct injection into combustion chamber
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S60/00—Power plants
- Y10S60/901—Exhaust treatment special to rotary internal combustion engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
Verfahren und Einrichtung zum Regeln der Auspuffemissionen einer Verbrennungskraftmaschine.
Im Hinblick auf die neueren, sehr strengen Vorschriften zur Reinhaltung der Luft wurde neuerdings die Erkenntnis gewonnen,
daß in Verbindung mit der Forderung nach einer Verringerung des Gewichts von Personenkraftwagen zur damit möglichen
Verringerung des Brennstoffverbrauchs die in den Auspuffgasen einer Verbrennungskraftmaschine enthaltene Restwärme eigentlich
stärker konserviert werden müßte, um damit nicht nur insgesamt einen höheren wirtschaftlichen Nutzeffekt zu erhalten
sondern um damit auch und insbesondere die Menge an Schad-
809808/0901
stoffen zu reduzieren, die gewöhnlich in den Auspuffgasen enthalten sind. Hierbei kann ganz allgemein davon ausgegangen
werden, daß die Auspuffgase auf ihrem Weg von der Verbrennungszone bis zum Ausstoß in die Umgebungsatmosphare
doch einen ganz beträchtlichen Wärmeverlust erleiden, was besonders dort sehr nachteilig sein kann, wo sog. thermische
Reaktoren eingesetzt sind, die bekanntlich hohe Gastemperaturen erfordern, um der ihnen auferlegten Aufgabe
zur Umwandlung des schädlichen Kohlenmonoxyds in unschädliches
Kohlendioxyd gerecht zu werden.
An Versuchen, den hohen Wärmegehalt der Auspuffgase einer Verbrennungskraftmaschine zu erhalten, um damit insbesondere
den Wirkungsgrad solcher thermischer Reaktoren zu fördern, hat es bis jetzt nicht gefehlt. Diese Versuche beschränkten
sich ausschließlich auf den Einsatz von Isolatoren, die an einer bezüglich der Reaktoren stromaufwärts gelegenen
Stelle einen Wärmeverlust durch die den Strömungsweg der Auspuffgase begrenzenden Kanalwände hindurch verhindern
sollten. Abgesehen davon, daß solche Isolatoren besonders dann eine aufwendigere Fertigung verursachten, wenn sie
als mit den Kanalwänden einstückige Gußkörper ausgeführt waren, hat sich dabei als nachteilig erwiesen, daß diese Isolatoren
zur Erzeugung von Heißstellen neigten, die dann leicht Fehlzündungen auslösen konnten. Solche Wärmeisolatoren haben
daher bis heute noch keine befriedigenden Ergebnisse gebracht.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein so gestaltetes
Verfahren und eine Einrichtung zum Regeln der Auspuffemissionen einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen,
daß es damit auf einfachere Art und Weise möglich ist, die in den Auspuffgasen enthaltene Wärme ohne Benutzung besonderer
Isolatoren stärker zu konservieren.
- 3 609808/0901
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Verbrennungskammer der Maschine ein zweiphasiges Brenngemisch
eingebracht wird, bei dem die eine Phase eine relativ fette und die andere Phase eine relativ magere Brennstoffkomponente
hat zur Erzeugung eines mittleren Luft-Brennstoff -Verhältnisses der beiden Phasen von etwa 17 bis 20 : 1
bei Teillast und von etwa 14 : 1 bei Vollast, daß nach dem Verdichten dieses Gemisches dessen Verbrennung in der fetten
Phase eingeleitet wird und daß die aus der Verbrennung resultierenden Auspuffgase über einen sich unmittelbar an die
Brennkammer anschließenden Auslaßkanal abgeleitet werden, der wenigstens in der Nähe seiner Innenwand zur Aufrechterhaltung
einer zusammenhängenden, laminaren Gasströmung mit wenigen bis überhaupt keinen örtlichen Wirbelbildungen u.dgl.
ausgebildet ist.
Es wird damit eine praktisch selbstreinigende Wirkung der Auspuffgase erreicht, weil infolge der laminaren Gasströmung
der konvektive Wärmeübergangskoeffizient ziemlich klein und damit andererseits der Wärmegehalt der Auspuffgase entsprechend
hoch gehalten werden kann, so daß infolge dieser höheren Temperaturen der Auspuffgase besonders das in diesen enthaltene
Kohlenmonoxyd mit dem Sauerstoffanteil zur Reaktion
gebracht werden kann. Diese chemische Reaktion, die also die Bildung des unschädlichen Kohlendioxyd zur Folge hat, kann
einrichtungsmäßig mittels eines einfachen Einsatzkörpers erreicht werden, der dabei vorzugsweise so gestaltet ist, daß
für die Gasströmung entlang des für die Bildung von Turbulenzen kritischen Wandungsbereiches eine Reynold'sehe Zahl von
weniger als 2500 erhalten wird, womit andererseits eine Temperaturerhöhung
der Auspuffgase an einer Stelle unmittelbar vor dem Ausstoß in die Umgebungsatmosphäre von wenigstens
etwa JO0C infolge einer dadurch verringerten konvektiven und
konduktiven Wärmeabgabe erreichbar ist.
609Ö08/0901
Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung sind in den einzelnen Unteransprüchen erfaßt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine weitgehend schematisierte Schnittdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine in der Umgebung einer
Brennkammer mit daran angeschlossenem Ansaug- und Auspuffkanal, wobei letzterer Verbindung hat
mit einem thermischen Reaktor, der im Auspuffrohr der Maschine angeordnet und stromaufwärts von welchem
die erfindungsgemäße Regeleinrichtung angeordnet ist,
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab die erfindungswesentliche Einzelheit bei der Maschine gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie J>
- 3 in Fig. 2,
Fig. 4 bis 6 der Fig. 5 entsprechende Querschnitte alternativer
AusfUhrungsformen der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,
Fig. 7 eine der Fig. 1 entsprechende Schnittdarstellung einer anderen Bauart einer Hubkolbenmaschine,
Fig. 8 ein Schaubild zur Veranschaulichung des vom Luft-Brennstoff
-Verhältnis abhängigen Anteils der verschiedenen Bestandteile der Auspuffgase einer Verbrennungskraftmaschine,
Fig. 9 eine den Fig. 1 und 7 entsprechende Schemadarstellung
einer Drehkolbenmaschine, bei der ebenfalls die vorliegende Erfindung verwirklicht ist,
609808/0901 " 5 "*
FIg. 10 einen Längsschnitt durch die Drehkolbenmaschine gemäß Flg. 9,
Fig. 11 in vergrößertem Maßstab eine Perspektivdarstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung,
Fig. 12 eine abgewandelte Ausführungsform der Drehkolbenmaschine gemäß Fig. 9 und
Fig. 13 eine Schnittansicht nach der Linie I3 - IJ in Fig.
Wie aus den einleitenden Ausführungen bereits hervorgeht, ist die vorliegende Erfindung auf die Verringerung der Schadstoffanteile
in den Auspuffgasen ausgerichtet, wobei besonders der Anwendungsfall interessiert, wo im Auspuffrohr solcher Verbrennungskraftmaschinen
ein derselben Zielsetzung dienlicher thermischer Reaktor angeordnet ist. In der Verfolgung dieses
Zieles kommt es besonders darauf an, daß die Wärmeableitung durch die Wände hindurch, welche den Strömungsweg der Auspuffgase
stromabwärts von dem Auslaßventil der Brennkammer begrenzen, möglichst gering gehalten wird, und daß weiterhin
der Verbrennungsablauf so gesteuert wird, daß an dieser Stelle ein Überschuß an Sauerstoff vorherrscht, damit die erwähnte
selbstreinigende Wirkung der Auspuffgase optimal erreichbar ist. Eine diese Zielrichtung berücksichtigende Verbrennungskraftmaschine
10 ist in Fig. 1 schematisch in einem Ausschnitt dargestellt, der einen Zylinder 11 und einen darin
linear beweglichen Kolben 12 zeigt, der über ein Pleuel 13
mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden ist. An den Zylinder 11 ist ein primärer Ansaugkanal I5 angeschlossen,
über den eine magere Phase des Brenngemisches zur Ansaugung kommt, die von einem üblichen Vergaser 14 bereitgestellt
wird. Weiterhin Ist an den Zylinder 11 bzw. genauer an die
- 6 6098 Π 8/0901
durch diesen und den Kolben 12 begrenzte Brennkammer 8 ein weiterer Zuleitungskanal 7 für eine fette Phase des Brenngemisches
angeschlossen, womit also in der Brennkammer 8 eine geschichtete Ladung erzeugt wird. Diese geschichtete
Ladung kann auch dadurch erhalten werden, daß über den Zuleitungskanal 7 lediglich Brennstoff zugeführt wird, der
dann die in der Brennkammer 8 enthaltene magere Phase des Brenngemisches örtlich anreichert. Von der Brennkammer 8
abgezweigt ist ein relativ kurzer Auslaßkanal 16, der vor seiner am Maschinenblock ausgebildeten Mündung 24 eine definierte
Länge 23 hat, die der Aufnahme der erfindungsgemäß als Einsatzkörper ausgebildeten Regeleinrichtung dient. Im
übrigen ist der Ansaugkanal 15 mit dem üblichen Einlaßventil 19 und der Auslaßkanal 16 mit dem üblichen Auslaßventil
20 ausgerüstet, die durch eine übliche Kipphebelanordnung steuerbar sind.
An den Auslaßkanal 16 ist über ein Verbindungsrohr 27 ein üblicher thermischer Reaktor 25 angeschlossen, anstelle von
welchem auch ein katalytischer Wandler vorgesehen sein könnte. In einer Innenkammer 28 dieses thermischen Reaktors werden
die zugeleiteten Auspuffgase in eine ziemlich starke Wirbelbewegung versetzt, wodurch in Abhängigkeit von der
Aufenthaltszeit der Auspuffgase in dieser Wirbelkammer eine gewisse Menge der in den Auspuffgasen enthaltenen Schadstoffe
mehr oder weniger, stark oxydiert werden. Zur Unterstützung dieser Oxydation wird dem Reaktor 25 zusätzliche Luft oder
Sauerstoff über eine öffnung zugeleitet, die entweder unmittelbar am Ende des Auslaßkanals 16 ausgebildet ist oder an
einer anderen beliebigen Stelle des Verbindungsrohres 27. Die Wirbelkammer 28 hat ihrerseits mit einer Außenkammer 32
Verbindung,. von der dann die Auspuffgase nach einer genügenden Aufenthaltszeit in dem Reaktor über das übliche Auspuffrohr
30 in die Umgebungsatmosphäre ausgestoßen werden. Der
609808/0901
thermische Reaktor 25 ist im übrigen mit einer geeigneten
Wärmeisolierung versehen, damit die ihm zugeführten Auspuffgase keinen übermäßigen Warmeverlust erfahren, der dann der
chemischen Reaktivität Abbruch leisten würde.
Die Erzeugung einer geschichteten Ladung in der Brennkammer einer Verbrennungskraftmaschine ist an sich bekannt. Im Rahmen
der vorliegenden Erfindung ist jedoch von besonderer Wichtigkeit, daß die Schichtung der Ladung während des Verdichtungshubes
des Kolbens so gesteuert wird, daß eine zweiphasige Verbrennung erhalten wird, die auf ein mittleres
Luft-Brennstoff-Verhältnis der beiden Phasen von etwa I7 bis
20 : 1 bei Teillast und von etwa 14 : 1 bei Vollast eingestellt ist. Dabei kann auf die mit Ausnahme des Vollastbetriebes
bei den bekannten Verbrennungsabläufen mit einer geschichteten Ladung vorgesehene Rezirkulation der Auspuffgase
ohne weiteres verzichtet werden, wobei unter Hinweis auf die Fig. 8 noch folgende Aussagen zu dem Verbrennungsablauf einer
solchen geschichteten Ladung interessant erscheinen.
Es kann davon ausgegangen werden, daß in allen bekannten Fällen bei einem solchen Verbrennungsablauf mit einer geschichteten
Ladung, der gewöhnlich auch als programmierter Verbrennungsprozeß bezeichnet wird, der Anteil an unverbrannten
Kohlenwasserstoffen in den Auspuffgasen ausweislich der Kurve JO in Fig. 8 relativ niedrig ist. Ähnlich niedrig ist der Anteil
an Stickstoffoxyden, was durch die Kurve 3I ausgewiesen
wird. Der Anteil an Kohlenmonoxyd, obwohl relativ gesehen an sich doch ziemlich niedrig, ist dagegen ausweislich der Kurve
32 wesentlich höher als es in der Regel durch die einschlägigen
Gesetzesvorschriften als zulässig vorgeschrieben ist. Sofern kein solcher programmierter Verbrennungsprozeß
vorliegt, kann es andererseits bei einem fetten Verbrennungsablauf dazu kommen, daß das durch die Kurve 33 ausgewiesene
- 8 609808/0901
Stickstoffoxyd und das durch die Kurve J>k ausgewiesene Kohlenmonoxyd
in "vorteilhafter Weise so miteinander reagieren, daß es zu einer Verringerung dieser beiden Schadstoffanteile
der Auspuffgase kommt, jedoch tritt dann der Nachteil auf, daß mangels genügendem Sauerstoff keine Oxydation der
unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des restlichen Kohlenmonoxyds stattfindet. Nur in der unmittelbaren Umgebung des
stöchiometrischen Mischungsverhältnisses existiert die Möglichkeit, daß dann auch nahezu alle unverbrannten Kohlenwasserstoffe
und nahezu alles restliche Kohlenmonoxyd oxydiert und gleichzeitig die Stickstoffoxyde reduziert werden.
Bis heute ist es technisch jedoch noch nicht möglich, eine Verbrennungskraftmaschine so auszubilden und arbeiten zu
lassen, daß der Verbrennungsablauf nur in diesem unmittelbaren Bereich des stöchiometrischen Mischungsverhältnisses
stattfindet. Dabei soll noch ergänzend darauf hingewiesen werden, daß unter mageren Bedingungen zwar genügend Sauerstoff
vorhanden wäre, um auch die unverbrannten Kohlenwasserstoffe zu oxydieren, jedoch ist dann nicht genügend Kohlenmonoxyd
vorhanden, um eine Reaktion mit den Stickstoffoxyden herbeizuführen. Ein Ausweg könnte hierbei ein Verbrennungsablauf
im sog. ultramageren Bereich mit einem Mischungsverhältnis von etwa 20 bis 21 : 1 bilden, weil dabei
dann anfangs nur wenig Stickstoffoxyd und wenig Kohlenmonoxyd
bei gleichzeitig genügend vorhandenem Sauerstoff zur Oxydation der Kohlenwasserstoffe vorhanden ist, jedoch ist
auch diesbezüglich die Technik noch nicht so weit vorangeschritten, daß bei solchen ultramageren Mischungsverhältnissen
ein vertretbarer Wirkungsgrad der Maschine erreicht werden könnte.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Hinweise ist das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung darin erkennbar,
daß es infolge der diesbezüglich gewonnenen Erkenntnisse
609808/0901 "9 "
möglich erscheint, einen solchen programmierten Verbrennungsprozeß
hinsichtlich seines thermischen und chemischen Verhaltens so ablaufen zu lassen, daß die Auspuffgase eine
Selbstreinigung erfahren. Dabei setzt diese Selbstreinigung nicht unbedingt die Anwesenheit auch eines thermischen Reaktors
bzw. eines damit gleichwertigen katalytischen Wandlers voraus, denn wird der eigentliche Verbrennungsablauf mit den
angegebenen Werten des Mischungsverhältnisses der beiden Phasen durchgeführt, dann ist in den Auspuffgasen noch so
ausreichend Sauerstoff enthalten, daß damit alle unverbrannten Kohlenwasserstoffe gleich zu Anfang oxydiert werden können,
also dort, wo die Auspuffgase aus der Brennkammer in den Auslaßkanal ausgestoßen werden. An diese Stelle haben
die Auspuffgase eine Temperatur von gewöhnlich etwa 715 bis
76O0C, wobei noch gilt, daß der Anteil von Kohlenmonoxyd
und Stickstoffoxyden unter normalen Pahrbedingungen zulässige niedrige Werte hat, die aber bei jeder Beschleunigung
das zulässige Maß zum Teil beträchtlich übersteigen können. Gemäß ihrem Hauptmerkmal setzt nun die vorliegende Erfindung
gerade dort an, indem praktisch ein so zu bezeichnender Temperatur-Katalysator bereitgestellt wird, der eine Reaktion
gemäß der folgenden Gleichung ermöglicht: 2 NO + 2 CO = N2 + 2 CO2
In Übereinstimmung mit dieser Gleichung wird erfindungsgemäß also der Anteil an Kohlenmonoxyd in den Auspuffgasen
weitgehend reduziert wenn nicht völlig beseitigt und gleichzeitig wird der Anteil an Stickstoffoxyden auf weniger als
die Hälfte reduziert. Dabei ist es von größter Wichtigkeit, daß die Auspuffgase eine Temperatur von wenigstens etwa
76O0C haben, welcher Wert auf etwa 790 bis 8300C angehoben
v/erden sollte, sofern ein thermischer Reaktor vorhanden ist. Diese hohe Temperatur stellt dann bei gleichzeitig genügend
vorhandenem Sauerstoff sicher, daß die erwähnte Selbstrei-
- 10 -€098 0 8/0901
nigung der Auspuffgase stattfindet, so daß praktisch keine
Schadstoffe mehr in die Umgebungsatmosphäre ausgestoßen werden.
Damit genügend Sauerstoff anwesend ist, muß das Luft-Brennstoff-Verhältnis
der beiden Phasen auf einen Wert von" etwa 17 bis 20 : 1 bei Teillast eingestellt sein. Hierbei gilt
dann, daß das in den Auspuffgasen anwesende Kohlenmonoxyd vorrangig auf die relativ fette Phase des Brenngemisches
zurückzuführen ist, wobei die größte Menge des von dieser fetten Phase erzeugten Kohlenmonoxyds aber bereits innerhalb
des Zylinders bzw. der Brennkammer während des Verbrennens der anderen relativ mageren Phase oxydiert wird.
Dennoch kann davon ausgegangen werden, daß etwa 0,2 bis 1,0 Mol-# des Kohlenmonoxyds in den Auspuffgasen zurückbleiben,
was hauptsächlich auf ein unzureichendes Vermischen der verschiedenen Komponenten zu dem Zeitpunkt zurückzuführen
ist, wenn die Temperatur noch so hoch ist, daß durch sie eine Oxydation auch dieser Restmenge des Kohlenmonoxyds
bewirkt werden könnte. Für das vorgenannte Mischungsverhältnis kann weiterhin davon ausgegangen werden,
daß dabei dann die Oxydation der Kohlenwasserstoffe und die Reaktion zwischen den Stickstoffoxyden und dem Kohlenmonoxyd
praktisch gleichzeitig stattfinden. Gewöhnlich sind die Stickstof foxyde und das Kohlenmonoxyd zu etwa 0,9 bzw. 13 g je
1,6 km in den Auspuffgasen enthalten, sofern nicht der Temperatur-Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung verwirklicht
ist. Ist dieser Temperatur-Katalysator hingegen vorhanden, dann kann der Gehalt an Kohlenmonoxyd immerhin
auf den vernachlässlgbar kleinen Wert von etwa 0,5 g je 1,6 km
und der Anteil an Stickstoffoxyden auf etwa 0,4 g je 1,6 km verringert werden. Sofern in den Auspuffgasen ein höherer
Anteil an Kohlenmonoxyd enthalten ist, kann die Reduzierung der Stickstoffoxyde noch weiter gesteigert werden. Eine
- 11 60980 8/0901
weitere Steigerung dabei auch der Reduzierung des Kohlenmonoxyds
kann auch noch durch eine Veränderung der Zündzeitpunkt-Verstellung
erreicht werden, wie im übrigen auch durch eine Veränderung der Einspritzzeit für den Brennstoff.
Nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung kann es als feststehend angesehen werden, daß es über eine Beeinflussung
des Strömungsbildes der Auspuffgase zwischen den Stellen A und B, also zwischen dem Ort, an welchem die Auspufjgase
die Brennkammer verlassen, und dem Ort, an welchem die Auspuffgase zu einem späteren Zeitpunkt den Maschinenblock
verlassen, möglich ist, die Wärmeableitung über die umgebende Wand des Strömungskanals 33 zu beeinflussen. Dieser
Kanalabschnitt 33 zwischen den Stellen A und B ist bei allen bis jetzt bekannten Verbrennungskraftmaschinen ohne
besondere Beachtung geblieben, wobei nähere Untersuchungen im Vorfeld der vorliegenden Erfindung gezeigt haben, daß
in diesem Kanalabschnitt, der meistens gekrümmt ausgeführt ist, örtlich ziemlich starke Turbulenzen auftreten, und
zwar insbesondere in der Grenzschicht zwischen der zentralen Hauptströmung, die durch den Pfeil 32I- in Fig. 2 verdeutlicht
ist, und der wandnahen Randströmung. Solche örtlichen Turbulenzen sind aber nach den Erkenntnissen der
vorliegenden Erfindung in verstärktem Maße dazu geeignet, zu einer beträchtlichen Temperaturverringerung beizutragen,
weil sie praktisch die wandnahe Randströmung aufreißen und
damit die Wärmeableitung durch die umgebende Wand begünstigen.
Das Auftreten soMier örtlicher Turbulenzen kann nun auf
einfachste Weise dadurch unterbunden werden, daß in diesen Kanalabschnitt 33 ein Einsatzkörper 35 eingesteckt wird,
der eine zur Erzielung einer Reynold'sehen Zahl von weniger
als 2300 ausreichende Ausbildung hat. Bei diesem Wert der
- 12 609808/0901
Reynold'sehen Zahl liegt eine zumindest weitgehend laminare
Strömung vor, bei der also in Übereinstimmung mit der diesbezüglichen Definition keine Wirbelbildungen möglich
sind. Eine laminare Strömung der Auspuffgase kann so beispielsweise mit einem Einsatzkörper erhalten werden, der
die Auspuffgase in eine Vielzahl von Teilströmen aufteilt, wobei es dann gleichzeitig über die Bemessung dieser Teilströme
möglich ist, für die Konservierung der Wärme optimale Grenzbedingungen zu schaffen.
Solche optimalen Grenzbedingungen liegen beispielsweise bei dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Einsatzkörper 35 vor,
der aus mehreren konzentrisch angeordneten Hülsen J>6, 37
aus Blech oder keramischem Material besteht, welche durch radial ausgerichtete Stege 38* 39 auf Abstand zueinander
gehalten sind. Bei den zwei gezeigten Hülsen 36, 37 sollte
dabei der durch die äußere Hülse J>6~ und die umgebende
Wand des Kanalabschnittes 35 begrenzte Ringschlitz 40 eine
radiale Abmessung in der Größenordnung von etwa 10 bis 13^
des Radll des Kanalabschnittes 33 haben, während andererseits
der von den beiden Hülsen 36 und 37 begrenzte Ringschlitz
41 eine radiale Abmessung von etwa 18 bis 25$ desselben
Radii haben sollte. Der zentrale Strömungskanal 42 sollte anders als die mit den Stegen 38 und 39 unterbrochenen
Ringschlitze 40 und 41 überhaupt keine Unterbrechung haben, so daß hier eine völlig ungehinderte Durchströmung
stattfinden kann. Die Hülsen 36, 37 sollten eine kleinstmögliche
Dicke haben und sind beispielsweise ß,5 mm dick bei einer Ausbildung aus Blech und 1,3 mm dick bei einer
Ausbildung aus einem keramischem Material. Die Stege 38, 39 können entweder jeweils über die gesamte Länge des Einsatzkörpers
35 reichen, oder sie können entlang desselben auch nur abschnittsweise angeordnet sein, sofern damit der
Einsatzkörper, der eine Länge 23 von beispielsweise etwa
609808/0901
75 mm haben kann, noch eine ausreichende Festigkeit hat. Zu der Ausbildung dieses Einsatzkörpers sollte noch besonders
darauf hingewiesen werden, daß er nur über die einen Stege 38 mit der umgebenden Wand des Kanalabschnittes 33
in Berührung steht, womit eine zu der Aufteilung in die verschiedenen Teilströme zusätzliche Hilfsmaßnahme geschaffen
ist, um die Wärmeableitung auf ein optimales Minimum zu reduzieren. Infolge der Anordnung dieser Stege 38 werden
also zusätzliche laminare Grenzströmungen an der äußeren
Oberfläche der äußeren Hülse 36 und entlang der Innenwand
des Kanalabschnittes 33 erzeugt, die erheblich dazu beitragen, die in den Auspuffgasen enthaltene Wärme zu konservieren.
Der Einsatzkörper dieser Ausbildung ist im übrigen noch unter dem Gesichtspunkt äußerst vorteilhaft, daß
er nur einen minimalen bis überhaupt keinen Rückdruck auf die ihm zuströmenden Auspuffgase ausübt, was in diesem Zusammenhang
ebenfalls von größter Wichtigkeit ist. Im übrigen gilt noch, daß der wandnahe Ringkanal 40 auch"luftdicht
abgeschlossen sein kann, was aber nach entsprechenden Untersuchungen zu keiner Steigerung der Wärmekonservierung
beiträgt.
Mit dem vorbeschriebenen Einsatzkörper 35 kann erreicht werden, daß die Auspuffgase an der. Stelle B noch eine Temperatur
von etwa 79O0C haben, was ausreichend ist, um die gewünschten chemischen Reaktionen der Sohadstoffanteile so
weit zu fördern, daß die angestrebte Selbstreinigung erreicht wird. Dabei ist es nicht erforderlich, eine nennenswerte
Kühlung des Maschinenblocks insbesondere in der Nähe des Auslaßventils 20 vorzunehmen, was andererseits bedeutet,
daß an dem Auslaßventil weniger Heißstellen auftreten, so daß die entsprechende Ventilführung ohne die Gefahr eines
Verwerfens gegossen werden kann. Unter Benutzung einschlägiger Berechnungsformeln kann dabei gleichzeitig nachge-
609808/0901
wiesen werden, daß beispielsweise bei einer Achtzylinder-Maschine,
die mit einer Drehzahl von 4000 U/min arbeitet, bei Verwendung eines solchen Einsatzkörpers eine Verringerung
des Wärmeableitungs-Koeffizienten um bis zu 50$ erhalten
wird, wobei gleichzeitig der von diesem Einsatzkörper ausgehende RUckdruck vernachlässigbar klein ist.
Bei der in Fig. 4 gezeigten alternativen Ausführungsform eines solchen Einsatzkörpers ist eine spiralgewundene Einlage
43 ebenfalls aus Blech oder einem keramischen Material
verwirklicht, wobei zwischen den einzelnen Windungen eine wellenförmige Stegeinlage 44 angeordnet ist, die also ebenfalls
dem spiralförmigen Verlauf der Einlage 4j5 folgt und dieselbe Länge 23 wie diese aufweist. Im übrigen ist auch
bei diesem Einsatzkörper ein zentraler"Durchströmkanal 45
geschaffen, der frei von jeglichen Hindernissen ist, wobei im übrigen bei 43a angedeutet ist, daß dieser Zentralkanal
keine Verbindung mit dem Zwischenraum zwischen den einzelnen Windungen der Einlage 43 hat, weil dort die wellenförmige
Stegeinlage 44 an die zugeordneten innersten Windungen der Einlage 43 angelötet bzw. angeschweißt ist. Bei diesem
Einsatzkörper wird durch die wellenförmige Stegeinlage 44 eine Vielzahl von überaus kleinen Strömungskanälen geschaffen,
welche den Hauptstrom der Auspuffgase unterteilen, so daß es auch hier zu der angestrebten laminaren Strömung
kommt.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist ein waben-
bzw. netzförmiger Querschnitt des Einsatzkörpers verwirklicht, indem hierbei die die einzelnen Strömungskanäle begrenzenden
Wände 46 rechtwinklig zueinander angeordnet sind, also jeder einzelne Strömungskanal einen vierkantigen
Querschnitt hat. Einen solchen vierkantigen Querschnitt hat auoh der zentrale Strömungskanal, der auch hier wiederum
609808/0901 -15-
wesentlich größer "bemessen ist als alle übrigen Strömungskanäle, von denen im übrigen diejenigen nahe der Wand des
Kanalabschnitts 33 zu der Wand hin offen sind. Bei diesen offenen Strömungskanälen berühren also die zugeordneten
Begrenzungswände die Wand des Kanalabschnitts, womit ähnlich der AusfUhrungsform gemäß den Fig. 2 und 3 gleichzeitig
eine Maßnahme zur Zentrierung dieses Einsatzkörpers in dem Kanalabschnitt 33 geschaffen ist. Bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 6 ist schließlich eine Einlage 47
verwirklicht, die aus parallelen und über wellenförmige Stege 48 untereinander verbundenen Schichten besteht, welche
entlang einer jeweiligen Sehne des kreisförmigen Querschnittes des Kanalabschnitts 33 verlaufen. Auch hier werden
also wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 durch die wellenförmigen Stege 48 eine Vielzahl von Strömungskanälen bereitgestellt, von denen aber wegen der Verteilung
über den gesamten Querschnitt und wegen des folglich nicht vorhandenen Zentralkanals mit größerem Querschnitt
ein größerer Rückdruck alsbei den übrigen Einsatzkörpern ausgeht.
Die in Fig. 7 skizzierte Verbrennungskraftmaschine ist so ausgeführt, daß mit ihr ein Verbrennungsablauf durchführbar
ist, bei dem in den Auspuffgasen ein größerer Überschuß an Sauerstoff erhalten wird. Sofern die Maschine mit
derjenigen gemäß Fig. 1 identische Bauteile hat, sind diese mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß sie in diesem
Zusammenhang nicht nochmals beschrieben werden müssen. Während über den Ansaugkanal 15 ein durch den Vergaser 14
ermöglichtes mageres Brenngemisch zur Ansaugung kommt, ist für die Ansaugung der demgegenüber fetten Phase des Brenngemisches
ein weiterer Vergaser vorgesehen, der an eine kleine Vorkammer 54 angeschlossen ist, in deren zylindrischer
Wand 55 die durch ein Ventil 52 gesteuerte Einlaß-
609808/0901
-yi-
öffnung 53 ausgebildet ist. Der betreffende Kipphebel zur
Betätigung des Ventils 52 ist mit demjenigen' zur Betätigung
des Einlaßventils I9 in geeigneter Weise gekoppelt, was bei 50 angedeutet ist. In die Vorkammer 54 steht ausserdem
noch eine Zündkerze 51 vor, so daß hier anders als
bei der Maschine gemäß Pig. 1, wo in der Brennkammer 8 gezündet wird, die Zündung in dieser Vorkammer 54 stattfindet.
Wegen der Pettheit des Gemisches, das in dieser Vorkammer 54 gezündet wird, läuft dessen Verbrennung ziemlich
rasch und intensiv ab, wobei es zur Ausbildung einer Art Fackel kommt, die dann über eine in die Brennkammer 8
vorstehende Düse 56 die magere Gemischkomponente entzündet, die über den Ansaugkanal I5 der Brennkammer 8 zugeströmt ist,
Wegen des raschen Verbrennungsablaufs in der Vorkammer 54
wird nur wenig Kohlenmonoxyd gebildet. Well die Temperatur
doch ziemlich stark abfällt, während sich die Zündflamme aus der Vorkammer 54 in die Hauptkammer 8 ausbreitet, ist
auch die Bildung von Kohlenwasserstoffen gering ebenso wie die Bildung von Stlokstoffoxyden. Dabei gilt für die Verhältnisse
einer Viertaktmaschine im besonderen, daß hier beim Ansaughub beide Phasen des Brenngemisches gleichzeitig
in die Vorkammer 54 bzw. die Hauptkammer 8 angesaugt werden. Wenn dabei eine kleine Menge der fetten Phase über die Düse
56 auch in die Hauptkammer 8 einströmt, so ist dies nicht weiter tragisch, weil es jederzeit gelingt, beim Verdichtungshub
diese Menge wieder zurück in die Vorkammer 54 zu drängen, so daß ausschließlich dort die Initialzündung
stattfindet. Damit dieses Zurückdrängen gefördert wird, sollte der Zylinder 11 etwas unsymmetrisch ausgebildet werden.
Im übrigen muß hinsichtlich der Anordnung der Zündkerze 51 noch darauf geachtet werden, daß sie nicht durch die
fette Phase des Brenngemisches verschmutzt werden kann, wofür es beispielsweise ausreicht, die Zündkerze in einer entsprechend
ausgebildeten Aussparung anzuordnen. Damit bei
- 17 609808/0901
dieser Ausbildung der Verbrennungskraftmaschine in den Auspuffgasen
ein Sauerstoffüberschuß vorherrscht, sollte die Vorkammer 54 wesentlich kleiner sein als die Hauptkammer
8 und beispielsweise nicht mehr als etwa 10$ derselben betragen.
Weiterhin sollte die Düse 56 oder ein dazu äquivalentes
Bauteil so ausgebildet sein, daß davon nicht die auf dem Venturi-Prinzip beruhende Ansaugung der fetten Phase in
die Vorkammer 54 beeinträchtigt wird, die im übrigen beispielsweise
durch einen Wärmeaustausch mit den Auspuffgasen vorgewärmt werden kann, sofern gleichzeitig auch die magere
Phase des Brenngemisches eine solche Vorwärmung erfährt.
Sofern die vorliegende Erfindung an einer Drehkolbenmaschine verwirklicht wird, kann dafür das in den Fig. 9 bis 1? angedeutete
Konstruktionsprinzip angewendet werden. Es handelt sich hierbei um eine Drehkolbenmaschine mit den heute üblichen
zwei Drehkolben, die innerhalb eines aus den fünf Teilen 61, 62, 6j>, 64 und 65 bestehenden Gehäuses 60 angeordnet
sind. Diese Gehäuseteile umgrenzen zwei übliche epitrochoide Gehäusekammern 66 und 67, in welchen die beiden Drehkolben
68 angeordnet sind, welche die übliche Dreiecksform haben, so daß im Zusammenwirken mit der Wand dieser Kammern
die übliche Vielzahl im Volumen veränderlicher Brennkammern gebildet wird. An jede dieser Kammern ist im übrigen ein Ansaugkanal
84 und ein Auslaßkanal 85 angeschlossen, die beide im wesentlichen geradlinig gebohrt sind, wobei aber der Auslaßkanal
85 an seinem inneren Ende konisch ausgebildet ist, damit er die richtige Größe an seiner der Brennkammer zugewandten
Mündung hat. Auch hier ist an den Auslaßkanal 85 über ein Verbindungsrohr 76 ein thermischer Reaktor 70 angeschlossen,
der wieder die innere Wirbelkammer 75 hat, die über eine Außenkammer 74 an das übliche Auspuffrohr 75 angeschlossen
ist. In dem Auslaßkanal 85 ist ein Einsatzkörper 90 angeordnet, der die in Fig. 9 angedeutete Länge 77
- 18 609808/0901
hat und im wesentlichen gleich ausgebildet ist wie der Einsatzkörper der anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen
A us führungs form.
Um den Sauerstoffüberschuß in den Auspuffgasen zu steigern,
ist hierbei noch zusätzlich vorgesehen, daß jeder der beiden Drehkolben 68 außer der üblichen Verdichtungstaschen 81
neben diesen eine jeweilige Einbuchtung 80 hat, so daß also in jeder sich zwischen zwei Ecken des Kolbens erstreckenden
Oberfläche desselben zwei solche Aussparungen ausgebildet sind. Weiterhin ist hierbei vorgesehen, daß der Brennstoff
unvermischt über eine Düse 83 zugeführt wird, und zwar
an einer Stelle, wo jeweils eine der zusätzlich vorgesehenen Einbuchtungen bzw. Aussparungen 80 der Düse 83 gegenüberliegt.
Diese Stellung ist in Fig. 9 festgehalten, aus der im übrigen hervorgeht, daß dann, wenn durch die Düse 83 Brennstoff
in diese Aussparung 80 eingetragen wird, zu einem vorhergehenden Zeitpunkt bereits in die zugeordnete Verdichtungstasche 8l durch dieselbe Düse Brennstoff eingetragen worden
ist. Die in dieser Tasche 8l eingefangene magere Phase ist folglich bei der Drehung des Kolbens 68 von der in der Aussparung
80 eingefangenen fetten Phase räumlich völlig abgetrennt, wodurch die Initialzündung der letzteren mittels
der Zündkerze 82 ohne die Gefahr einer gleichzeitigen Zündung auch dieser mageren Phase durchgeführt werden kann.
Der erfindungsgemäß angestrebte, zweistufige Verbrennungsablauf kann damit mit einer solchen Drehkolbenmaschine am
sichersten durchgeführt werden, wobei man es über die Dimensionierung der Taschen 80 und 8l ohne weiteres in der Hand
hat, den Sauerstoffüberschuß in den Auspuffgasen entsprechend zu steuern.
Alternativ ist es bei einer solchen Drehkolbenmaschine auch möglich, die beiden Phasen über die üblichen Ansaugkanäle
609308/09 01 -19-
-Vf-
zuzuleiten, wobei es dann allerdings zweckmäßig ist, für jede Kammer 66, 67 wenigstens zwei Ansaugkanäle vorzusehen,
von denen der eine im umfangsseitigen Gehäuseteil und der
andere in einem seitlichen Gehäuseteil ausgebildet sein kann. Die beiden Ansaugkanäle sollten dann einen so genügenden
Abstand voneinander einhalten, daß bei der Drehung des Kolbens der eine Kanal langer geöffnet bleibt als der
andere, so daß entsprechend unterschiedliche Gemischmengen und weiterhin unterschiedliche Gemischzusammensetzungen
praktisch automatisch zur Ansaugung kommen, von denen die eine die fette und die andere die magere Phase darstellt.
Letztere muß verzögert zur Ansaugung kommen, so daß die Initialzündung der ersteren sichergestellt ist. Ist dann
die fette Phase gezündet, dann wird auch hierbei die magere Phase von dieser Zündung nachträglieh erfaßt, wie es
bereits mehrfach beschrieben wurde.
In den Fig. 12 und I3 ist letztlich noch eine Ausbildung
der Drehkolbenmaschine skizziert, bei der nicht unbedingt gleichzeitig ein thermischer Reaktor vorhanden sein muß,
um dieselben vorteilhaften Werte wie bei den übrigen Maschinen zu erreichen. Bei dieser Maschine sind insgesamt zwei
Vorkammern 100, 101 diametral gegenüberliegend ausgebildet, die über eine jeweilige öffnung 102, 103 mit der zugeordneten
epitrochoiden Gehäusekammer in Verbindung stehen, um nach der erfolgten Zündung der von ihnen aufgenommenen fetten
Phase des Brenngemisches mittels einer jeweiligen Zündkerze 106, 107 die magere Phase zu zünden, die über den üblichen
Ansaugkanal 110 zugeleitet wird. Im übrigen sind auch hierbei die Drehkolben mit den Verdichtungstaschen 108 versehen,
die dabei über seitliche Verbindungskanäle I09 mit den Vorkammern 100, 101 Verbindung haben, wenn der Drehkolben
die in Fig. 12 festgehaltene Stellung einnimmt. Dabei ist in Fig. 12 nicht näher gezeigt, daß in dem Auslaßkanal
- 20-609808/0901
111 ebenfalls ein Einsatzkörper angeordnet ist, wie es anhand
der Fig. 9 beschrieben wurde.
0 9 8 0 8/0901
Claims (1)
- ZAAnsprüche11. ,Verfahren zum Regeln der Auspuffemissionen einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbrennungskammer der Maschine ein zweiphasiges Brenngemisch eingebracht wird, bei dem die eine Phase eine relativ fette und die andere Phase eine relativ magere Brennstoffkomponente hat zur Erzeugung eines mittleren Luft-Brennstoff-Verhältnisses der beiden Phasen von etwa 17 bis 20 : 1 bei Teillast und von etwa 14 : 1 bei Vollast, daß nach dem Verdichten dieses Gemisches dessen Verbrennung in der fetten Phase eingeleitet wird und daß die aus der Verbrennung resultierenden Auspuffgase über einen sich unmittelbar an die Brennkammer anschließenden Auslaßkanal abgeleitet werden, der wenigstens in der Nähe seiner Innenwand zur Aufrechterhaltung einer zusammenhängenden, laminaren Gasströmung mit wenigen bis überhaupt keinen örtlichen Wirbelbildungen u.dgl. ausgebildet ist.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ magere Phase des Brenngemisches in die Verbrennungskammer der Maschine angesaugt und die relativ fette Phase dadurch innerhalb der Verbrennungskammer ausgebildet wird, daß die entsprechende Brennstoffmenge unvermischt in die Verbrennungskammer eingebracht wird.J>. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ fette Phase des Brenngemisches in einer Vorkammer erzeugt wird, die über eine Art Flammdüse mit einer die relativ magere Phase des Brenngemisches aufnehmenden Hauptkammer zur zeitlich nachfolgenden Zündung dieser mageren Phase verbunden ist.0 8/09014. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Drehkolbenmaschine die Vorkammer durch zusätzlich zu den üblichen Verdichtungstaschen an der Kolbenoberfläche vorgesehene Einbuchtungen bzw. Aussparungen geschaffen ist, in welche der Brennstoff wie in die Verdichtungstaschen unvermischt zeitlieh nachfolgend eingebracht wird.5. Verfahren nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Drehkolbenmaschine die Vorkammer an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen der seitlichen Begrenzungswände der epitrochoiden Gehäusekammer ausgebildet ist.6. Einrichtung zum Regeln der Auspuffemissionen einer Verbrennungskraftmaschine bei der Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen ltaLö 5* gekennzeichnet durch einen in den Auslaßkanal (33* 85, Hl) der Brennkammer (8) einsetzbaren und für eine Verringerung der Reynold'sehen Zahl der Gasströmung auf einen Wert von weniger als"2300 wenigstens in der Wandnähe eingerichteten Einsatzkörper (35)·7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß der Einsatzkörper (35) aus wenigstens zwei konzentrisch angeordneten Hülsen (36, 37) besteht, die durch radiale Stege (39) auf Abstand zueinander gehalten sind. (Fig. 2, 3)8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß an der äußeren Hülse (36) des Einsatzkörpers (35) weitere radiale Stege (36) für dessen Abstützung an der Innenwand des Auslaßkanals angeordnet sind.609808/0901-Y-9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaffung einer wandnahen Luftkammer der Einsatzkörper (35) für eine axiale Verschlußmöglichkeit des seine äußere Hülse (39) umgebenden Ringkanals (4o) eingerichtet ist.10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9* dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Hülse (36) für eine Anordnung in einem etwa einem Zehntel des Halbmessers des Auslaßkanals entsprechenden radialen Abstand zu der umgebenden Innenwand des Auslaßkanals angeordnet ist und ihr radialer Abstand zu der inneren Hülse (37) etwa einem Fünftel desselben Halbmessers entspricht.11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper aus einer längs der Achse des Auslaßkanals spiralgewundenen Einlage (43) besteht, zwischen deren einzelnen Windungen ein diese in radialer Richtung auf Abstand haltender wellenförmiger Steg (44) angeordnet ist. (Fig. 4)12. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper einen waben- bzw. netzförmigen Querschnitt hat, bei dem die in Achsrichtung des Auslaßkanals ausgerichteten Strömungskanäle durch senkrecht zueinander angeordnete Wände (46) begrenzt sind. (Fig. 5)13. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper aus einer parallelschichtigen Einlage besteht, deren einzelne Schichten (47) mittels wellenförmiger Stege (48) auf Abstand gehalten "sind. (Fig. 6)- 4 609808/090114. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis IJ, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper aus Blech und/oder einem keramischen Material besteht.15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Anordnung des Einsatzkörpers maßgebliche Länge des Außlaßkanals (33* 85, 111) wenigstens zweieinhalb mal so groß ist wie dessen Durchmesser nicht jedoch größer als der fünffache Wert desselben.6 Π B B Π 8 / Π) 9 0 1
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/494,270 US3955362A (en) | 1974-08-02 | 1974-08-02 | Exhaust heat conservation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2533669A1 true DE2533669A1 (de) | 1976-02-19 |
DE2533669C2 DE2533669C2 (de) | 1987-05-07 |
Family
ID=23963798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2533669A Expired DE2533669C2 (de) | 1974-08-02 | 1975-07-28 | Einrichtung zum Regeln der Auspuffemissionen einer Verbrennungskraftmaschine |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3955362A (de) |
JP (1) | JPS5820367B2 (de) |
CA (1) | CA1029621A (de) |
DE (1) | DE2533669C2 (de) |
GB (1) | GB1491127A (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2321591A1 (fr) * | 1975-08-18 | 1977-03-18 | Honda Motor Co Ltd | Reacteur pour dispositif d'echappement de moteur a combustion interne et moteur equipe de reacteur |
DE3234051A1 (de) * | 1981-09-14 | 1983-04-28 | Colgate Thermodynamics Co., 08540 Princeton, N.J. | Nach dem adiabaten prinzip wirkende mit zwangsverdraengung arbeitende maschine |
WO1983002302A1 (en) * | 1981-12-30 | 1983-07-07 | Hartmut Rosenberg | Method and device for reducing the noise of combustion engines |
DE3414987A1 (de) * | 1983-04-19 | 1984-10-25 | Toyo Kogyo Co. Ltd., Hiroshima | Auspuffoeffnungsausbildung fuer kreiskolbenmotoren |
DE3643717A1 (de) * | 1985-12-20 | 1987-10-22 | Tanazawa Hakkosha Kk | Kunststoff-profilierform und verfahren zu ihrer herstellung |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS549651B2 (de) * | 1974-12-28 | 1979-04-26 | ||
DE3307109A1 (de) * | 1982-08-14 | 1984-03-15 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Einrichtung zum einspritzen von kraftstoff in brennraeume von insbesondere selbstzuendenen brennkraftmaschinen |
GB2285094A (en) * | 1993-12-24 | 1995-06-28 | Ford Motor Co | Promoting mixing in i.c. engine exhaust ports |
NO308625B1 (no) * | 1998-12-30 | 2000-10-02 | Eiriksson Nyfotek As Leiv | FremgangsmÕte for Õ redusere friksjonstap i tunneler |
WO2012091739A2 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-05 | Prometheus Applied Technologies, Llc | Prechamber ignition system |
BR112014008826B1 (pt) * | 2011-11-22 | 2021-08-24 | Halliburton Energy Services, Inc | Conjunto de saída |
US9714603B2 (en) * | 2014-07-23 | 2017-07-25 | Hyundai Motor Company | Dual pre-chamber combustion system |
US9562465B2 (en) * | 2014-07-23 | 2017-02-07 | Hyundai Motor Company | Dual pre-chamber piston bowl system |
US10208651B2 (en) | 2016-02-06 | 2019-02-19 | Prometheus Applied Technologies, Llc | Lean-burn pre-combustion chamber |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3123900A (en) * | 1964-03-10 | Method of manufacture of a flow element or pulsation dampener | ||
DE2242665A1 (de) * | 1971-08-31 | 1973-03-08 | Wallace Murray Corp | Verfahren und vorrichtung zur verringerung des luftverschmutzenden anteils der abgase einer brennkraftmaschine |
GB1322495A (en) * | 1969-07-18 | 1973-07-04 | Ricardo & Co Engineers | Exhaust passages in internal combustion engines |
DE2334475A1 (de) * | 1973-07-06 | 1974-01-24 | Honda Motor Co Ltd | Verbrennungsmaschine |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2615437A (en) * | 1942-05-13 | 1952-10-28 | Neil O Broderson | Method of operating internal-combustion engines |
US3017255A (en) * | 1959-07-02 | 1962-01-16 | Norris William Arthur | Oxidizer |
US3773894A (en) * | 1971-07-22 | 1973-11-20 | Exxon | Nitrogen oxide conversion using reinforced nickel-copper catalysts |
JPS5042911Y2 (de) * | 1971-09-16 | 1975-12-08 | ||
JPS5046085Y2 (de) * | 1971-12-22 | 1975-12-27 | ||
GB1422531A (en) * | 1972-02-07 | 1976-01-28 | English Clays Lovering Pochin | Hoses including devices for inducing streamline flow in fluids |
JPS494008A (de) * | 1972-05-08 | 1974-01-14 | ||
JPS5038763B2 (de) * | 1972-07-05 | 1975-12-12 |
-
1974
- 1974-08-02 US US05/494,270 patent/US3955362A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-05-23 GB GB22606/75A patent/GB1491127A/en not_active Expired
- 1975-06-20 CA CA229,861A patent/CA1029621A/en not_active Expired
- 1975-07-28 DE DE2533669A patent/DE2533669C2/de not_active Expired
- 1975-08-01 JP JP50093280A patent/JPS5820367B2/ja not_active Expired
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3123900A (en) * | 1964-03-10 | Method of manufacture of a flow element or pulsation dampener | ||
GB1322495A (en) * | 1969-07-18 | 1973-07-04 | Ricardo & Co Engineers | Exhaust passages in internal combustion engines |
DE2242665A1 (de) * | 1971-08-31 | 1973-03-08 | Wallace Murray Corp | Verfahren und vorrichtung zur verringerung des luftverschmutzenden anteils der abgase einer brennkraftmaschine |
DE2334475A1 (de) * | 1973-07-06 | 1974-01-24 | Honda Motor Co Ltd | Verbrennungsmaschine |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2321591A1 (fr) * | 1975-08-18 | 1977-03-18 | Honda Motor Co Ltd | Reacteur pour dispositif d'echappement de moteur a combustion interne et moteur equipe de reacteur |
DE3234051A1 (de) * | 1981-09-14 | 1983-04-28 | Colgate Thermodynamics Co., 08540 Princeton, N.J. | Nach dem adiabaten prinzip wirkende mit zwangsverdraengung arbeitende maschine |
WO1983002302A1 (en) * | 1981-12-30 | 1983-07-07 | Hartmut Rosenberg | Method and device for reducing the noise of combustion engines |
DE3414987A1 (de) * | 1983-04-19 | 1984-10-25 | Toyo Kogyo Co. Ltd., Hiroshima | Auspuffoeffnungsausbildung fuer kreiskolbenmotoren |
DE3643717A1 (de) * | 1985-12-20 | 1987-10-22 | Tanazawa Hakkosha Kk | Kunststoff-profilierform und verfahren zu ihrer herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1491127A (en) | 1977-11-09 |
DE2533669C2 (de) | 1987-05-07 |
CA1029621A (en) | 1978-04-18 |
JPS5820367B2 (ja) | 1983-04-22 |
JPS5139307A (de) | 1976-04-01 |
US3955362A (en) | 1976-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69310082T2 (de) | Fremdgezündete Brennkraftmaschine | |
DE69526293T2 (de) | Brennkraftmaschine mit Verbrennung eines armen Gemisches für ein Fahrzeug | |
EP0814245B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer fremdgezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine | |
DE1526294C3 (de) | Fremdgezündete, gemischverdichtende Brennkraftmaschine | |
DE2510004A1 (de) | Steuereinrichtung fuer verbrennungsmotor | |
DE2533669A1 (de) | Verfahren und einrichtung zum regeln der auspuffemissionen einer verbrennungskraftmaschine | |
DE2854332A1 (de) | Verbrennungsmotor | |
DE3873318T2 (de) | Abgasbehandlung fuer einen zweitaktmotor. | |
DE2503128A1 (de) | Brenneinrichtung fuer eine gasturbine | |
DE60219396T2 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE2438661A1 (de) | System zur verringerung der konzentration von schaedlichen substanzen im abgas eines verbrennungsmotors | |
EP1218625B1 (de) | DIREKTEINSPRITZENDE BRENNKRAFTMASCHINE MIT NOx-REDUZIERTER EMISSION | |
DE2654258A1 (de) | Verbrennungsmotor mit hilfsbrennkammer | |
DE2550495A1 (de) | Ventilgesteuerte verbrennungskraftmaschine | |
DE2934615A1 (de) | Selbstzuendende 4-takt-hubkolbenbrennkraftmaschine. | |
EP0527362B2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des Stickoxidausstosses von Verbrennungsmotoren | |
DE2450969A1 (de) | Viertakt-verbrennungsmotor | |
DE2205573C3 (de) | Viertakt-Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern | |
DE3501271C2 (de) | Hauptverbrennungskammer eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung | |
EP0829636A1 (de) | Brennraum für Hubkolben-Brennkraftmaschine | |
DE3131066A1 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE69709806T2 (de) | Brennkammer einer Dieselbrennkraftmaschine | |
DE4418844C2 (de) | Zweitaktbrennkraftmaschine mit Ladezylinder | |
EP0345436A1 (de) | Zweitakt-Doppelkolbenmotor | |
DE1751799A1 (de) | Abgasnachverbrennungseinrichtung fuer innere Verbrennungskraftmaschinen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
OD | Request for examination | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: F01N 3/26 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8330 | Complete disclaimer | ||
8361 | Notification of grant revoked |