DE2541970A1

DE2541970A1 - Brennkraftmaschine mit abgas- reaktionskammer

Info

Publication number: DE2541970A1
Application number: DE19752541970
Authority: DE
Inventors: Ikuo Kajitani; Yoshitoshi Sakurai
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1976-04-15
Also published as: NL7511070A; AU8497975A; CA1010330A; IT1047515B; FR2286281B1; CH598481A5; SE7510553L; DE2541970C3; BR7506327A; JPS5531298B2; DD121667A5; GB1528174A; FR2286281A1; SE427128B; JPS5139318A; ES441103A1; AR207259A1; DE2541970B2; NL164360C; BE833600A

Description

O C / Λ Q 7 Π

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmainn,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA

27-8, 6-chome, Jingumae

Shibuya-ku

Tokio, 150 / Japan

Brennkraftmaschine mit Abgas-Reaktionskammer

Die Erfindung "betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einer mit diesen verbundenen Abgas-Reaktionskammer.

Die Erfindung befaßt sich besonders mit einer verbesserten Anordnung zur Behandlung der Abgase, die eine Verringerung der Anteile CO und HC in den Abgasen ermöglicht. Es ist bereits bekannt, die Auslaßöffnung eines jeden Zylinders über eine separate Abgasleitung mit einer thermischen Reaktionskammer zu verbinden, die ein relativ großes Volumen hat. Bei einer solchen Vorrichtung ist für jeden Zylinder also eine Abgasleitung vorgesehen, die nur durch die Abgase dieses einen Zylinders aufgeheizt wird. Wenn der jeweilige Abgasimpuls bis zum nächsten Zyklus unterbrochen wird, so sinkt die Temperatur der Abgase in der Abgasleitung über der Zeit. Nachfolgende Abgasimpulse durch dieselbe Abgasleitung werden gleichfalls auf diese Weise abgekühlt, so daß dadurch die thermische Reaktion zur Verringerung der Anteile HC und CO, die in die Atmosphäre abgegeben werden, beeinträchtigt wird.

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Um dies zu vermeiden, ist eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Abgas-Reaktionskammer aus einem dünnwandigen Innengehäuse aus hitzebeständigem Metall gebildet und in einem dickwandigen Außengehäuse mit Abstand zu diesem angeordnet ist und daß durch die Abgas-Reaktionskammer eine Abgas-Speiseleitung verläuft, die mit ihren Enden an Auslaßöffnungen der Brennkraftmaschine angeschlossen ist und/ihrer Mitte eine in der Abgas-Reaktionskammer angeordnete Öffnung aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 den Schnitt einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung, Fig. 2 einen Horizontalschnitt der in Fig. 1 gezeigten "

Maschine,und
Fig. 3 den Schnitt 3-3 aus Fig. 1.

In den Figuren ist eine Brennkraftmaschine 10 mit vier Zylindern dargestellt, die jeweils eine Hauptbrennkammer 11 und eine Hilfsbrennkammer 12 aufweisen, welche über einen Flammkanal 13 verbunden sind. Eine Zündkerze 14 ist zur Zündung eines Kraftstoff-Luftgemisches in der Hilfsbrennkammer 12 vorgesehen. Vier Abgaskanäle 15, 16, 17 und 18, die jeweils einer der Hauptbrennkammern 11 zugeordnet sind, sind im Zylinderkopf 19 angeordnet. Auslaßventile 20, 21, und 23 steuern den Austritt der Abgase durch die Abgaskanäle 15, 16, 17 und 18.

Die Abgaskanäle 15 und 16 sind paarweise zusammengefaßt und haben eine gemeinsame Austrittsöffnung 25. Ähnlich sind die Abgaskanäle 17 und 18 paarweise zusammengefaßt und haben eine gemeinsame Austrittsöffnung 26. Eine doppelte Auskleidung 27 bildet die Abgaskanäle 15 und 16, eine ähnliche Auskleidung 28 bildet die Abgaskanäle 17 und 18. Jede dieser Doppelauskleidungen ist aus hitzebeständigem Metall wie z.B.

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Edelstahl gebildet und doppelwandig ausgeführt, wobei ein Luftraum 29 zwischen den Einzelwänden vorgesehen ist, der als Isolierung wirkt und den Austritt von Abgaswärme zum wassergekühlten Zylinderkopf 19 der Maschine verringert.

Die Abgas-Vielfachleitung 30 enthält eine U-förmige Abgas-Speiseleitung 31, die von der Austritte öffnung 25 zur Austrittsöffnung 26 verläuft. Eine Abgas-Speiseöffnung ist durch eine Öffnung 32 in der Wandung der U-förmigen Leitung 31 gebildet. Diese Öffnung 32 hat von den Austrittsöffnungen 25 und 26 übereinstimmenden Abstand und praktisch denselben effektiven Querschnitt wie die U-förmige Leitung 31. ·

Ein thermischer Reaktor 34 dient zur Aufnahme von Abgasen, die durch die Speiseöffnung 32 austreten. Wie aus den Figuren hervorgeht, hat dieser Reaktor 34 eine erste oder innere Abgasreaktionskammer 35, die mit Wänden 36 gebildet ist, und eine zweite oder äußere Kammer 37, die mit Wänden 38 gebildet ist. Die Wände 36 der ersten Kammer 35 sind mit Abstand innerhalb der Wände 38 der zweiten Kammer 37 angeordnet, so daß sie von diesen umgeben sind. Ein Leitblech 39 teilt die erste Kammer in einen vorderen Teil 40 und einen hinteren Teil 41. Öffnungen 42 (Fig. 3) sind zwischen dem vorderen und dem hinteren Teil der ersten Kammer 35 vorgesehen, und eine oder mehrere Öffnungen 43 verbinden die erste Kammer 35 mit der zweiten Kammer 37. Die Wände 36 und 38 des Reaktors sind dünn und aus hitzebeständigem Metall wie z.B. Edelstahl gebildet. Der Reaktor 34 und die U-förmige Leitung 31 sind in einem dickwandigen Gehäuse 44 angeordnet. Eine Abgasleitung 45, die an den Wänden 38 der zweiten Kammer 37 befestigt ist, verläuft durch eine Dichtungsanordnung 46 des Gehäuses 44, um eine thermische Ausdehnung zu ermöglichen.

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Eine Vergaseranordnung 48 ist auf einem Anschluß 49 montiert, der einen Teil eines Zuführungsleitungssystems 50 bildet. Die Vergaseranordnung 48 hat einen ersten Ansaugkanal 51 und einen zweiten Ansaugkanal 52 zur Zuführung eines mageren Kraftstoff-Luftgemischs in jede der Hauptbrennkammern 11. Der zweite Ansaugkanal 52 tritt nur während des Hochleistungsbetriebes der Maschine 10 in Funktion. Ein dritter Ansaugkanal 53 der Vergaseranordnung 48 liefert ein angereichertes Kraftstoff-Luftgemisch an die Hilfsbrennkammern 12. Wärmeübertragungsplatten 54 und 55 dienen zur Aufheizung des mageren Kraftstoff-Luftgemischs, welches durch den ersten Ansaugkanal 51 geliefert wird. Eine Öffnung 56 in den Wänden 38, die die zweite Reaktionskammer 37 bilden, ermöglicht eine Aufheizung der Platten 54 und durch die Abgase. Das abgemagerte Kraftstoff-Luftgemisch, welches über den zweiten Ansaugkanal 52 geliefert wird, wird nicht aufgeheizt.

Beim Betrieb der Maschine werden Abgase in die Abgaskanäle 15, 16, 17 und 18 geleitet, wenn die Auslaßventile 21, 22, 23 und 24 in vorbestimmter und bekannter Weise betätigt werden. Die U-förmige Leitung 31 wird schnell aufgeheizt und bleibt auf dieser Temperatur, während sie die Abgasimpulse nacheinander aufnimmt. Die Wände 36 der ersten Kammer 35 und die Wände 38 der zweiten Kammer 37 haben Teile, die die U-förmige Leitung 31 berühren, jedoch sind diese Wände. 36 und 38 zum größten Teil mit Abstand zu dem relativ kühlen Außengehäuse 44 angeordnet. Abgase werden durch die einzelne Speiseöffnung 32 mit hoher Temperatur in den Reaktor 34 eingeführt. Obwohl die durch eine der mit Abstand zueinander angeordneten Austrittsöffnungen 25 und abgegebenen Abgase bei vor-übergehend unterbrochener Abgasströmung sich abzukühlen beginnen, wird das jeweils sich abkühlende Abgas durch das aus der jeweils anderen Öffnung austretende Abgas wieder aufgeheizt. Die sich abwechselnden

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Impulse der Abgase an den beiden Enden der U-förmigen Leitung 31 bewirken also, daß die durch die Speiseöffnung 32 austretenden Abgase auf einer hohen Temperatur gehalten werden.

Die heißen Abgase laufen nacheinander von der Speiseöffnung 32 in den vorderen Teil 40 der ersten Kammer 35 und danach durch Öffnungen 42 in den hinteren Teil 41 dieser Kammer. Die Abgase gelangen dann durch die Öffnung 43 in die zweite Kammer 37, die die erste Kammer 35 umgibt. Die Wärme der Abgase in der zweiten Kammer 37 wird durch die Öffnung 56 übertragen und heizt die Kraftstoff-Luftgemische im ersten und dritten Ansaugkanal 51 und 53 über die Wärmeübertragungsplatten 54 und 55 auf. Die heißen Abgase in der zweiten Kammer 37 werden durch die Abgasleitung 45 abgeführt. Die hohe Temperatur der Abgase und die Verweilzeit im thermischen Reaktor 34 bewirken eine Verringerung der Anteile CO und HC, die in die Atmosphäre abgegeben werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß mehrere Abgaskanäle zusammengefaßt sind, um eine geringere Anzahl Austrittsöffnungen zu bilden. Diese Austrittsöffnungen sind mit einer einzigen Speiseöffnung innerhalb eines thermischen Reaktors verbunden. Auf diese Weise werden die durch die Speiseöffnung austretenden Abgase auf einer hohen Temperatur gehalten. Der dynamische Druck in einem Teil der zur Speiseöffnung führenden Leitung wirkt auf den geringeren Druck in einem anderen Teil dieser Leitung, wodurch die Abkühlung der Abgase begrenzt wird. Die hohe Temperatur der Abgase im thermischen Reaktor und die Verweilzeit der Abgase in diesem bewirken gemeinsam wesentliche Verringerungen der Anteile HC und CO, die in die Atmosphäre abgegeben werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einer mit diesen verbundenen Abgas-Reaktionskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas-Reaktionskammer aus einem dünnwandigen Innengehäuse (36, 38) aus hitzebeständigem Metall gebildet und in einem dickwandigen Außengehäuse (44) mit Abstand zu diesem angeordnet ist und daß durch die Abgas-Reaktionskammer eine Abgas-Speiseleitung (31) verläuft, die mit ihren Enden an Auslaßöffnungen (25, 26) der Brennkraftmaschine (10) angeschlossen ist und in ihrer Mitte eine in der Abgas-Reaktionskammer angeordnete Öffnung (32) aufweist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas-Speiseleitung (31) U-förmig ausgebildet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der effektive Querschnitt der Öffnung (32) praktisch mit demjenigen der Abgas-Speiseleitung (31) übereinstimmt.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Auslaßöffnung (25, 26) über zwei Abgaskanäle (15, 16; 17, 18) mit zwei Zylindern der Brennkraftmaschine (10) verbunden ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaskanäle (15, 16; 17, 18) mit wärmebeständigem MetalQ/ausgekleidet sind.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vier Zylinder in Reihenanordnung vorgesehen sind.

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7. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas-Reaktionskammer aus einer Innenkammer (35) und einer diese umgebenden Außenkammer (37) gebildet ist, daß beide Kammern (35, 37) aus dünnwandigem, hitzbeständigem Metall bestehen, daß zwischen beiden Kammern (35, 37) mindestens eine Abgas-Öffnung (43) vorgesehen ist und daß eine Abgasleitung (45) an die zweite Kammer (37) angeschlossen ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkammer (35) durch ein Leitblech (39) in zwei Teilkammern (40, 41) aufgeteilt ist, mit deren einer die genannte Öffnung (32) in Verbindung steht, während die Abgasöffnung (43) in der anderen Teilkammer (41) vorgesehen ist.

9. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder eine Hauptbrennkammer (11) und eine damit über einen Flammkanal (13) verbünde Hilfsbrennkammer (12) aufweist, daß eine Speiseleitungsanordnung zur Zuführung eines vergleichsweise abgemagerten Kraftstoff-Luftgemischs an jede Hauptbrennkammer (11) und eines vergleichsweise angereicherten Kraftstoff-Luftgemischs an jede Hilfsbrennkammer (12) vorgesehen ist und daß eine Vorrichtung (54, 55) zur Aufheizung zumindest eines dieser Gemische durch die in der Abgas-Reaktionskammer (35, 37) vorhandenen Abgase vorgesehen ist.

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