DE2549427C3 - Abgaseinrichtung fur eine sauerstoffreiche Abgase abgebende Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgaseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die aus mehreren Zylindern zu unterschiedlichen Auspuffzeitpunkten sauersloffreiche Gase abgibt, mit mehreren mit den Zylindern einerseits und mit einer gemeinsamen Abgasleitung andererseits verbundenen Abgasleitungen, mit einer an die gemeinsame Abgasleitung angeschlossenen, von einem ersten Gehäuse begrenzten ersten Reaktionskammer, mit einer an die erste Reaktionskammer über eine Öffnung in der ersten Reaktionskammer und einen stromabwärts der Öffnung liegenden Zwischenraum angeschlossenen, die erste Reaktionskammer umgebenden, von einem zweiten Gehäuse begrenzten zweiten Reaktionskaminer und mit einer an die zweite Reaktionskammer angeschlossenen Austrittsleitung.

Bei einer nach der DE-OS 21 41 788 bekannten Vorrichtung dieser Art wird die Richtung des Abgases nur zweimal umgekehrt, nämlich beim Übergang von der gemeinsamen Abgasleitung in die erste Reaktionskanuner und beim Obergang von der ersten Reaktionskammer in die zweite Reaktionskammer. Soll der Strömungsweg der Gase durch die Reaktionskammern lang sein, so ergibt sich zwangsläufig eine große Baulänge. Überdies werden bei der bekannten Einrichtung die Gase in die zweite Reaktionskammer nicht durch die gemeinsame Abgasleitung und schon gar nicht durch die einzelnen mit der gemeinsamen Abgasleitung verbundenen Abgasleitungen aufgeheizt

Nach der DE-OS 22 36154 ist eine Einrichtung bekannt, bei der die einzelnen Abgasleitungen unmittelbar in der ersten Reaktionskammer münden, in dieser umwirbein und in die zweite Reaktionskammer gelangen, um innerhalb dieser ebenfalls umzuwirbeln. Der unmittelbare Weg durch beide Reaktionskammern, durch den der größte Teil der Gase strömt, ist dabei verhältnismäßig kurz. Die Mündungen der einzelnen Abgasleitungen durchsetzen die zweite Reaktionskammer und werden daher durch die Abgase in der zweiten Reaktionskammer aufgeheizt
Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte

2·} Abgaseinrichtung eingangs genannter Art anzugeben, in der zur möglichst weitgehenden Oxydation der Kohlenwasserstoffanteile und der Kohlenmonoxydanteile in den Abgasen das Abgas auf einem möglichst langen Weg unter möglichst hoher Temperatur gehalten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Abgasleitung über einen die Strömungsrichtung der Gase umkehrenden Umkehrkrümmer in einen ersten Kanal der ersten Reaktionskammer mündet, der sich längs der einen Seite der gemeinsamen Abgasleitung erstreckt und über einen die Strömungsrichtung der Gase erneut umkehrenden Gehäuseraum in einem zweiten Kanal der ersten Reaktionskammer übergeht, der sich längs der anderen Seite der gemeinsamen Abgasleitung erstreckt, und daß das Gehäuse der zweiten Reaktionskammer auch die zu der gemeinsamen Abgasleitung führenden Abgasleitungen umgibt.
In der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Strömungsrichtung des Abgases in der zweiten Reaktionskammer zusätzlich umgekehrt, so daß man die gewünschte kompakte Bauweise erhält; außerdem heizen die Abgase in der zweiten Reaktionskammer die

' einzelnen zu der gemeinsamen Abgasleitung führenden Abgasleitungen auf und es heizen sich wegen ihrer Verbindung mit der gemeinsamen Abgasleitung die einzelnen Abgasleitungen gegenseitig auf.

Eine bevorzugte Ausführungsforen ist dadurch gekennzeichnet, daß die effektiven Strömungsquerschnitte der Abgasleitungen, des Umkehrkrümmers, der Kanäle und des Gehäuseraums der ersten Reaktionskammer, der Öffnung und des Zwischenraums untereinander über ihre gesamte Länge im wesentlichen gleich sind.

Durch diese Maßnahme wird ein Absinken der Abgastemperatur durch Ausdehnung der Abgase vermieden, was ebenfalls zur Lösung der Aufgabe beiträgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Seitenschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt H-II aus Fig. !,und
Fig. 3 den Schnitt HI-IIl aus F ig. 1.

In den Figuren ist eine Brennkraftmaschine 1 mit vier Zylindern 4 dargestellt, die jeweils eine Hauptbrennkammer 2 und eine Vorbrennkammer 3 enthalten, welche über einen Flammkanal 6 verbunden sind. Jeder Zylinder 4 hat ein Austrittsventil 5, diese Austrittsventile sind gemäß Fig.2 paarweise einander zugeordnet Jedes Ventil 5 steuert den Fluß der Abgase durch einen Kanal 8 in dem Zylinderkopf 7. Ein Paar der Abgaskanäle 8 mündet in die Abgasöffnung 9, das andere Paar mündet in die Abgasöffnung 10.

Eine Abgasleitung 11 hat ein offenes Ende Ua, das an die Abgasöffnung 9 angeschlossen ist Eine weitere Abgasleitung 12 hat ein offenes Ende 12a, das an die Abgasöffnung 10 angeschlossen ist Die Abgasleitungen 11 und 12 sind miteinander verbunden und bilden an der Verbindungsstelle eine ihnen gemeinsame Abgasleitung 13, die wiederum über einen Krümmer 30 in ein Gehäuse 14 einmündet, das eine erste Reaktionskammer 20 enthält, welche auf jeder Seite der Abgasleitung

13 Kanäle einschließt, die miteinander über einen Gehäuseraum 31 verbunden sind. Die Abgasleitungen U und 12 und das Gehäuse 14 sind jeweils aus dünnwandigem Metall guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt Beide Abgasleitungen 11 und 12 und die in die erste Reaktionskammer 20 führende Abgasleitung 13 sowie die Kanäle durch die erste Reaktionskammer 20 haben praktisch übereinstimmenden Querschnitt über ihre gesamte Länge. Auf diese Weise wird jeglicher Temperaturabfall vermieden, der durch eine Ausdehnung der Abgase verursacht werden könnte. Ein solcher Nachteil tritt leicht dann auf, wenn der Kanalquersci.-nitt sich hinter den offenen Enden Ha und 12a vergrößert. Die Abgasleitungen und die Reaktionskammer 20 werden auf hoher Temperatur gehalten, dadurch wird die Reaktion der Abgase zur Verringerung der Luftverschmutzung in Form von CO und HC beschleunigt.

Jede Abgasleitung 11 und 12 und das Gehäuse 14 sind in einem doppelwandigen Gehäuse 15 angeordnet. Eine zweite Reaktionskammer 21 ist durch den Raum zwischen dem Gehäuse 14 und der Innenwand des Gehäuses 15 gebildet und mit der ersten Reaktionskammer 20 über eine Öffnung 22 im Gehäuse 14 und einen Zwischenraum 32 verbunden. Ein dickwandiges Gehäuse 17, welches das doppelwandige Gehäuse 15 mit Abstand umgibt, verleiht der gesamten Anordnung die erforderliche Stabilität.

Das Gehäuse 14 hat seitlich vorstehende Halterungen 19, die in entsprechenden Aussparungen des doppelwandigen Gehäuses 15 angeordnet sind. Das Gehäuse

14 ist ferner durch Kontakt zwischen dem doppelwandigen Gehäuse 15 und dem Außenumfang der Abgasleitungen 11 und 12 nahe den offenen Enden 11a und 12a gehalten. Das doppelwandige Gehäuse 15 hat eine Austrittsleitung 23, die an ihm befestigt ist und innerhalb ss einer Dichtungsanordnung 26 am dickwandigen Gehäuse 17 verschiebbar gelagert ist. Das doppelwandige Gehäuse 15 ist mit Gewindebolzen 27 an einem Befestigungsring 28 montiert, der wiederum am Gehäuse 17 eine öffnung 29 umgibt

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Abgasleitungen 11 und 12 in dem doppelwandigen Gehäuse 15 eingeschlossen sind und eine gemeinsame Abgasleitung 13 speisen, die zur ersten Reaktionskammer 20 über den Umkehrungskrümmer 30 führt Die heißen Gase gelangen dann durch den Zwischenraum 31 und kehren dabei wiederum ihre Richtung um, wonach sie aus dem unteren Teil des Gehäuses 14 durch die öffnung 22 austreten. Die Abgase gelangen dann durch den Zwischenraum 32 in die zweite Reaktionskammer 21, die die erste Reaktionskammer 20 umgibt Die heißen Gase in der zweiten Reaktionskammer 21 bewirken durch die öffnung 29 hindurch eine Aufhetzung der Wände 33 und 34 und werden dann durch die Austrittsleitung 23 abgeführt Das magere Gemisch aus dem Hauptvergaserkanal 24 wird durch die Wand 33 aufgeheizt, bevor es in die Hauptbrennkammern 2 gelangt, das angereicherte Gemisch des Hilfsvergaserkanals 25 wird über die Wand 34 aufgeheizt, bevor es in die Vorbrennkammern 3 gelangt Ein sekundärer Kanal 24a des Vergasers arbeitet nur dann, wenn die Maschine belastet wird, er ermöglicht die Einleitung eines abgemagerten Gemische in die Hauptbrennkammern 2. dieses Gemisch wird jedoch praktisch nicht aufgeheizt.

Da die Zylinder 4 in einer vorbestimmten Reihenfolge nacheinander Abgase abgeben, wird die Verbindung der Abgasleitungen 11 und 12 im Sinne einer Beschleunigung der Reaktion der Abgase auf hoher Temperatur gehalten. Ferner wird zu jedem Zeitpunkt Abgas mit geringerer Temperatur in einer der Abgasleitungen 11 oder 12 durch Abgas höherer Temperatur in der jeweils anderen Leitung aktiviert. Somit verhindert die Wärme der durch eine Abgasleitung abgeführten Abgase einen unerwünschten Wärmeverlust in der anderen Abgasleitung, was auf die nacheinander erfolgenden Impulse heißer Abgase von den Zylindern 4 zurückzuführen ist. Ferner ist jedes dünnwandige metallene Abgasleitungsrohr 11 und 12 durch das Gehäuse 15 umgeben, so daß die Reaktionswärme aus der Oxydation von CO und HC die Haltung der Abgasleitungen auf hoher Temperatur begünstigt. Außerdem sind die Querschnitte des kontinuierlichen Kanals durch die Abgasleitungen 11 und 12, die Abgasleitung 13, den Umkehrkrümmer 30, die erste Reaktionskammer 20 mit Zwischenraum 31, die Öffnung 22 und den Zwischenraum 32 praktisch gleichbleibend über die gesamte Länge dieses Kanals. Somit gelangen die heißen Abgase dann in die zweite Reaktionskammer 21 außerhalb des Gehäuses 14 und innerhalb des doppelwandigen Gehäuses 15, wobei ihre Temperatur ausreichend hoch ist, um eine schnelle Oxydation von CO und HC zu gewährleisten.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit Dreiventilmaschine mit Vorbrennkammern,

Flammkanal und geschichteter Ladung beschrieben. Sie kann jedoch auch leicht auf andere Arten von Brennkraftmaschinen angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Abgaseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die aus mehreren Zylindern zu unterschiedlichen Auspuffzeitpunkten sauerstoffreiche Gase abgibt, mit mehreren mit den Zylindern einerseits und mit einer gemeinsamen Abgasleitung andererseits verbundenen Abgasleitungen, mit einer an die gemeinsame Abgasleitung angeschlossenen, von einem ersten Gehäuse begrenzten ersten Reaktionskammer, mit einer an die erste Reaktionskammer über eine Öffnung in der ersten Reaktionskammer und einen stromabwärts der Öffnung liegenden Zwischenraum angeschlossenen, die erste Reaktionskammer umgebenden, von einem zweiten Gehäuse begrenzten zweiten Reaktionskammer und mit einer an die zweite Reaktionskammer angeschlossenen Austrittsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Abgasleitung (13) über einen die Strömungsrichtung der Gase umkehrenden Umkehrkrümmer (30) in einen ersten Kanal der ersten Reaktionskammer (20) mündet, der sich längs der einen Seite der gemeinsamen Abgasleitung (13) erstreckt und über einen die Strömungsrichtung der Gase erneut umkehrenden Gehäuseraum (31) in einen zweiten Kanal der ersten Reaktionskammer (20) übergeht, der sich längs der anderen Seite der gemeinsamen Abgasleitung (13) erstreckt, und daß das Gehäuse (15) der zweiten Reaktionskammer (21) auch die zu der gemeinsamen Abgasleitung (13) führenden Abgasleitungen (11,12) umgibt

2. Abgaseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die effektiven Strömungsquerschniue der Abgasleitungen (11, 12, 13), des Umkehrkrümmers (30), der Kanäle und des Gehäuseraums (31) der ersten Reaktionskammer (20), der Öffnung (22) und des Zwischenraums (32) untereinander über ihre gesamte Länge im wesentlichen gleich sind.

3. Abgaseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuse (14) dünnwandig und das zweite Gehäuse (15) doppelwandig ausgebildet ist.

4. Abgaseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäuse (15) in einem es mit Abstand umgebenden dickwandigen Außengehäuse (17) angeordnet ist.