DE2559149A1 - Auspuffkruemmer fuer die nachverbrennung der kohlenmonoxyde und der unverbrannten kohlenwasserstoffe - Google Patents

Description

Dipl. Ing. M "■' ^; -~.\ CIrI. Phy.s. Dr. K.Fiiicke Οίμί. Ing. '■ '. I¹Ti- Chem. H. Huber

FIAT Society per Azioni <_ύ ,,υ^η.ι, εο, iu.iilstraße

Corso Marconi 10, Turin, Italien

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BESCHREIBUNG der industriellen Erfindung mit dem Titel: "Auspuffkrümmer für die Nachverbrennung der Kohlenmonoxyde und der unverbrannten Kohlenwasserstoffe" der FIAT Societa per Azioni, einer italienischen Aktiengesellschaft, Corso Marconi Nr. 10 - TURIN Namen der Erfinder: PALUMBO Claudio - MARCHETTI Aldo, italienische Staatsbürger

Eingereicht am 29. Januar 1975 Patentanmeldung Nr.672O5 A/75

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Diese Erfindung bezieht sich auf einen Auspuffkrümmer für die Nachverbrennung der in den Abgasen von Verbrennungsmotoren enthaltenen Kohlenmonoxyde und unverbrannten Kohlenwasserstoffe.

Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik sind Vorrichtungen, wie zum Beispiel katalytische und thermische Nachbrenner bekannt, mit denen eine Reduktion der in den Abgasen von Verbrennungsmotoren enthaltenen luftverunreinigenden Stoffe angestrebt wird.

In diesen Nachbrennern werden mittels reagierender, in den Auspufftopf eingesetzter Substanzen oxydreduzierende chemische Reaktionen ausgelöst oder mit Hilfe von Katalysatoren beschleunigt.

Beim thermischen Nachbrenner wird dagegen die hohe Temperatur der Abgase von Wärmekraftmaschinen dazu genutzt, eine weitere vollständigere Verbrennung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des in den Abgasen enthaltenen Kohlemmonoxyds mittels einer bestimmten Men-

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ge zusätzlicher Luft, die in den thermischen Nachbrenner eingeführt wird, sicherzustellen.

Diese Vorrichtungen sind jedoch mit den verschiedensten Mangeln behaftet. Bei den katalytischen Nachbrennern zum Beispiel beginnt der oxydreduzierende Prozeß bekanntlich erst dann, wenn der Nachbrenner selbst eine bestimmte Temperatur aufweist, die erst nach einer bestimmten Zeit (gerechnet vom Zeitpunkt des Anlassens des kalten Motors) erreicht wird.

Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß diese katalytischen Nachbrenner wegen des Materials, aus dem sie bestehen, nicht in Motornähe angeordnet werden können, da bei unmittelbarer Einführung der Abgase in den Nachbrenner dessen Bestandteile verändert würden, weil diese Gase beim Austritt aus dem Motor noch zu hohe Temperaturen aufweisen.

Also müssen die katalytischen Nachbrenner in einer entsprechenden Entfernung vom Motor angeordnet werden, damit die Gase während des Warmlaufens des Motors noch mit einer genügend hohen Temperatur in den Nachbrenner einströmen, daß dieser arbeitet, ihre Temperatur jedoch nicht so hoch ist, daß der Nachbrenner beschädigt wird.

Offensichtlich liegt also ein langer zeitlicher Abstand zwischen Anlassen des Motors in kaltem Zustand und Erreichung der erforderlichen Temperatur, während dessen die Abgase durch den katalytischen Nachbrenner strömen, ohne daß der oxydreduzierende Prozeß in ausreichendem Maße wirksam wird, so daß sie praktisch mit dem gleichen An-

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teil an luftverunreinigenden Stoffen, zum Beispiel Kohlenmonoxyd, austreten, mit dem sie in den Nachbrenner einströmten.

Weitere Nachteile solcher Vorrichtungen, insbesondere der thermischen Nachbrenner, sind folgende:

a) Diese Nachbrenner weisen besondere, sehr komplizierte Formen auf.

b) Bei diesen Nachbrennern treten zu hohe Energieverluste auf, die zu einer Leistungsminderung der Wärmekraftmaschine führen.

Zweck dieser Erfindung ist die Schaffung einer technologisch unkomplizierten Vorrichtung, bei der äußerst geringe Energieverluste und folglich Minimalverluste an Motorleistung zu verzeichnen sind, die wirtschaftlich wenig aufwendig und im praktischen Einsatz leistungsfähig ist sowie schnell und sicher eingebaut werden kann.

-Ein bemerkenswerter Vorzug gegenüber den derzeit bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht darin, daß der Auspuffkrümmer, der Gegenstand dieser Erfindung ist, wegen seiner Konstruktionsmerkmale und aufgrund der dafür verwendeten Werkstoffe und Bestandteile direkt an den Motor angebaut werden kann, so daß die heißen Abgase unmittelbar in den Krümmer einströmen, wodurch dieser erwärmt wird und innerhalb weniger Sekunden die für die Einleitung der Abgasreaktionen erforderliche Temperatur erreicht wird.

Die Erfindung eignet sich zur Verwendung bei Motoren, die für eine Abgas-Nachverbrennung ausgelegt sind,

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und zwar vorzugsweise mit Luftzusatz unmittelbar hinter den Auslaßventilen.

Bei dieser Erfindung werden die vorgenannten und weitere Zwecke mit Hilfe eines Auspuffkrümmers erreicht, der für die Reduktion der unverbrannten Reste der Abgase von Wärmekraftmaschinen besonders geeignet is,t und der, je nach Zylinderzahl des Motors, mit einer oder mehreren Zuführungsleitungen und einer Abführungsleitung für die genannten Auspuffgase ausgestattet und dadurch gekennzeichnet ist, daß darin zwei Reaktionskammern untergebracht s±nd, die in Längsrichtung durch eine mit Bohrungen versehene Wand, voneinander getrennt sind.

Weitere Merkmale und Vorzüge dieser Erfindung sind aus der nun folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen zu ersehen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, ohne daß die Erfindung auf diese Ausführung beschränkt ist. Dabei zeigen:

- Fig. 1 eine Außenansicht des Auspuffkrümmers entsprechend der Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf seinen Einbau bei einem Vierzylindermotor;

- Fig. 2 einen Querschnitt in der Ebene H-II des genannten Krümmers;

- Fig. 3 eine Teilschnittzeichnung des Krümmers.

Dieser Auspuffkrümmer besteht aus einem 2 mm starken nichtrostenden Stahlblech und, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, aus zwei Seitenflanschen mit im wesentlichen dreieckiger Form, die mit einer Reihe von Bohrungen 2

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versehen sind, und aus einem mittleren Doppelflansch 3 mit im wesentlichen rechteckiger Form, der ebenso mit einer Reihe von Bohrungen 4 versehen ist, die alle zur Befestigung des Krümmers am Zylinderkopf dienen und aus Eisenblech gefertigt sind.

An den Sei/tenflanschen 1 treten zwei Leitungen 5 und 6 aus, die mit den Motorzylindern verbunden werden, wofür sie eine entsprechende Form aufweisen, und in eine erste Reaktionskammer 7 einmünden (siehe Fig. 2). Vom Mittelflansch 3 führen zwei weitere Leitungen 8 und 9» die mit den anderen beiden Motorzylindern verbunden und dafür entsprechend geformt sind, ebenfalls zur ersten Reaktionskammer 7·

Unter der ersten Reaktionskammer 7 ist eine zweite Reaktionskammer 10 angeordnet, die von der ersten durch eine gemeinsame Trennwand 11 abgeteilt ist, in der zwei Bohrungen 12 und 13 vorgesehen sind (siehe Fig. 3)· Ziemlich in der Mitte der zweiten Reaktionskammer 10 ist eine Abführungsleitung 14 mit im wesentlichen zylindrischer Form vorgesehen, an deren Ende zwecks Verbindung mit einem Auspuffrohr ein Rundflansch I5 sitzt.

Zur Verminderung der Wärme ab stx^ahlung in die Umgebungsluft und zur Vermeidung einer eventuellen übermäßigen Erwärmung von in der Nähe des Krümmers liegenden Motorteilen ist der gesamte Auspuffkrümmer außen mit einem Mantel 16 aus Isoliermaterial umkleidet.

Dieses Isoliermaterial wird durch eine Fassung aus Aluminiumblech gegen die Außenflächen des Auspuffkrümmers

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gepreßt. Diese Fassung besteht aus den drei Teilen 17 18 - 19 (siehe Fig. 2), deren Form dem Profil des Krümmers entspricht und die untereinander durch eine Reihe von Bolzen 20 verbunden sind.

Dieser Krümmer wird in der Nähe der Auslaßventile angeordnet; entsprechend der Erfindung ist dabei folgende Arbeitsweise gegahem Die Abgase und die unverbrannten Kohlenwasserstoffe, ueneri vorher in der Nähe der Auslaßventile Zweitluft zugesetzt wird» strömen durch, die vier Leitungen 5-6-8 und 9 des Krümmers unter Wirbelbewegung in die erste Reaktionskammer ein und werden dort gegen die Trennwand 11 geführt, wie dies im wesentlichen durch die Pfeile auf Fig. 3 angezeigt wird«

Da aufgrund der Umkleidung des Krümmers mi-fc Isoliermaterial die färmeabs trahlung nach außen weitgehend, verhindert wird, kann die Gastemperatur in dieser Kammer auf dem hohen Wert von ca« 1OÖO G gehalten »erdes, wodurch die Reaktionen der luftverunreinigenden Gase unter Nutzung eines vorhandenen Prozentsatzes an Sauerstoff eingeleitet werden und somit ein erster Nachverbrennungsprozeß zustandekommt. Die Abgase treten durch die in der Trennwand 11 vorgesehenen Bohrungen 12 und 13 aus der ersten Reaktionskammer 7 aus und strömen in die zweite Reaktionskammer 10, wo der Nachverbrennungsprozeß unter Nutzung der hohen Temperatur der Trennwand 11 beendet wird.

Diese zweite Reaktionskammer wurde vorgesehen, weil die Abgase zur vollständigen Nachverbrennung eine genügend lange Zeit im Reaktionsbereich verbleiben müssen.

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Die Verbrennungsgase werden dann über die Leitung 1^ in das Auspuffrohr abgeführt.

Natürlich können bei unveränderter Aufrechterhaltung des ¥esens der Erfindung die Einzelheiten der Ausführung und die Bauformen im Vergleich zu dem beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Beispiel, durch das die Erfindung keineswegs eingeschränkt wird, verändert werden, ohne daß dadurch der Umfang der Erfindung verlassen würde.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE

1)Auspuffkrümmer mit besonderer Eignung für die Reduktion der unverbrannten Reste der Abgase von Wärmekraftmaschinen, der mit einer oder mehreren Zuführungsleitungen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß darin zwei Reaktionskammern angeordnet sind, die in Längsrichtung durch eine mit Bohrungen versehene ¥and voneinander getrennt sind.

2)Auspuffkrümmer nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Außenflächen mit Isoliermaterial vollständig abgedeckt sind, das mit einer Fassung fest an den Krümmer angepreßt wird.

Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3

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