DE2608318A1

DE2608318A1 - Engine exhaust purifying combustion chamber - has housing enclosing double walled sheet metal chamber with insulation material in cavity

Info

Publication number: DE2608318A1
Application number: DE19762608318
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ing Grad Gospodar
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1976-02-28
Filing date: 1976-02-28
Publication date: 1977-09-01

Abstract

The thermal reactor is intended for removing harmful components from combustion engine exhaust gas. It is of the type having a housing (2) connected in the exhaust line via gas inlet (3) and outlet (4) connections and enclosing a combustion chamber (6) thermally insulated to outside by a mantle in an insulating material. The mantle consists of a double-walled sheet metal element (5) with the insulation material contained between the double walls (8, 9 and 17, 18) so as to be gas tight to the outside. The element may be split by a parting line (10) at right angles to its longitudinal axis. The end faces of the parting may consist of dished rings (11, 12).

Description

Thermischer Abgasreaktor Thermal exhaust gas reactor

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen Abgasreaktor zur Beseitigung von Schadstoffen aus dn Abgasen von rennkraftmashinen, insbesondere Kraftfahrzeugmotoren, mit einem über Gaseintritts-und Gasaustrittsstutzen in die Abgasleitung eingeschalteten Gehäuse, das einen durch einen aus Isoliermaterial gebildeten Mantel nach außen thermisch isolierten Brennraum einschließt.The invention relates to a thermal exhaust gas reactor for Elimination of pollutants from exhaust gases from racing engines, in particular Motor vehicle engines, with a gas inlet and gas outlet nozzle in the Exhaust pipe switched on housing, one by one made of insulating material formed jacket to the outside includes thermally insulated combustion chamber.

Bekanntlich sind in den Abgasen von mit zyklischer Verbrennung arbeitenden Brennkraftmaschinen, insbesondere Kraftfahrzeugmotoren, die Umwelt belastende, giftige Schadstoffe enthalten. Diese Schadstoffe bestehen zu einem wesentlichen Anteil aus Kohlenmonoxyden und unverbrannten Kohlenwasserstoffen, die infolge der in der Brennkraftmaschine stattfindenden unvollkommenen Verbrennung entstehen.It is known that in the exhaust gases from working with cyclic combustion Internal combustion engines, especially motor vehicle engines, polluting, poisonous Contain harmful substances. These pollutants consist of a substantial proportion Carbon monoxides and unburned hydrocarbons as a result of the in the internal combustion engine occurring imperfect combustion arise.

Eine bekannte Maßnahme zur Beseitigung mindestens eines Teils dieser Schadstoffe besteht darin, die Abgase hinter der BrennkraStmaschine einer Nachverbrennung zuzuführen. Dazu werden diese Abgase, gegebenenfalls nach Zumischung einer ausreichenden Menge an Frischluft (Sekundärluft), durch einen Raum geleitet, in dem eine so hohe Temperatur herrscht, daß die Schadstoffe mit dem Sauerstoff der Luft nachreagieren können. Dieser Nachverbrennungsraum, der bei Mehrzylinder-Motoren gleichzeitig als Sammelraum für die aus den einzelnen Zylindern kommenden Abgasströme dient, ist dabei so auszubilden, daß die Gase bei der Durchströmung ausreichend lange Zeit zur -rollständigen Verbrennung haben. Damit eine Nachverbrennung schon möglichst kurz nach dem Starten des kalten Motors einsetzt und über dessen gesamten Betriebsbereich aufrecht erhalten werden kann, wird der Abgasreaktor im allgemeinen unmittelbar an den Abgasaustrittstutzen des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine angeschlossen und weist zudem einen Isoliermantel zur Verhinderung von Wärmeverlusten auf. Das Isoliermaterial ist dabei häufig in dem Zwischenraum zwischen der Innenfläche des äußeren Reaktorgehäuses und einem den Verbrennungsraum einschließenden inneren Blechgehäuse eingeschaltet.A known measure for eliminating at least some of these Pollutants consists in the exhaust gases behind the internal combustion engine one To supply afterburning. These exhaust gases are used for this purpose, if necessary after admixture a sufficient amount of fresh air (secondary air), passed through a room, where the temperature is so high that the pollutants with the oxygen can react to the air. This post-combustion chamber, the one in multi-cylinder engines at the same time as a collecting space for the exhaust gas flows coming from the individual cylinders is to be designed in such a way that the gases are sufficient when flowing through have a long time to burn continuously. So that afterburning does As soon as possible after starting the cold engine and throughout its entire life Operating range can be maintained, the exhaust gas reactor is generally directly to the exhaust outlet of the cylinder head of the internal combustion engine connected and also has an insulating jacket to prevent heat loss on. The insulating material is often in the space between the inner surface of the outer reactor housing and an inner one enclosing the combustion chamber Sheet metal housing switched on.

Bei diesen Ausführungen hat sich jedoch gezeigt, das es sehr schwierig ist, das Isolationsmaterial über große Laufstrecken in dem Reaktor zu halten, weil der das Isolationsmaterial aufnehmende Raum nicht gasdicht ist, da zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse des Reaktors zur Gewährleistung eines Längendehnungsausgleichs komplizierte Gleitdichtungen vorgesehen sind, die einen Durchtritt von Verbrennungsgasen ermöglichen. Die Folge solcher Gasdurchtritte ist, daß das Isolationsmaterial den Druckschwankungen des Abgasstromes-unmittelbar ausgesetzt ist, wodurch es pulverisiert und mit dem Gasstrom aus dem Reaktor herausgetragen wird.With these designs, however, it has been shown that it is very difficult is to keep the insulation material over long distances in the reactor because the space receiving the insulation material is not gas-tight, since between the Outer housing and the inner housing of the reactor to ensure length expansion compensation Complicated sliding seals are provided, which allow the passage of combustion gases enable. The consequence of such gas penetrations is that the insulation material the Pressure fluctuations in the exhaust gas flow are directly exposed, causing it to pulverize and is carried out of the reactor with the gas stream.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist daher darin zu sehen, einen thermischen Abgasreaktor der eingangs genannten Bauform zu schaffen, der einfach ausgebildet, möglichst auch außerhalb des Reaktorgehäuses fertig herzustellen ist und der eine hohe Laufzeit gewährleistet.The object on which the invention is based is therefore to be seen in to create a thermal exhaust gas reactor of the type mentioned at the beginning, which is simple designed, if possible, is ready to be produced outside of the reactor housing and which guarantees a long running time.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß der Isoliermantel aus einem in das Gehäuse einzubringenden, doppelwandigen Blechhohlkörper besteht, zwischen dessen Wänden das Isoliermaterial nach außen gasdicht eingeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht es also, den Isoliermantel außerhalb des äußeren Reaktorgehäuses getrennt fertig herzustellen, indem das Isoliermaterial in dem doppelwandigen Blechhohlkörper vollständig eingekapselt wird. Nach der Fertigung des Isoliermantels kann dieser in das beispielsweise aus Guß oder Blech bestehende Außengehäuse eingelegt werden, wobei keine Möglichkeit mehr für einen direkten Zutritt des Abgasstromes zu dem Isoliermaterial besteht.The solution to this problem is according to the invention that the Insulating jacket made of a double-walled hollow sheet metal body to be introduced into the housing exists, between the walls of the insulating material outward is enclosed gas-tight. The training according to the invention thus makes it possible manufacture the insulating jacket separately outside the outer reactor housing, by completely encapsulating the insulating material in the double-walled sheet metal hollow body will. After the production of the insulating jacket, it can, for example, be made of Cast iron or sheet metal existing outer housing can be inserted, with no possibility there is more for a direct access of the exhaust gas flow to the insulating material.

Damit Längendehnungsdifferenzen an diesem mit einer Blechhaut versehenen Isoliermantel besser ausgeglichen werden können, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Blechhohlkörper durch eine quer zur Längsachse verlaufende Teilfuge geteilt sein. Dabejikann es sich auch empfehlen, die Stirnflächen der eilhohlkorper im Bereich der Teilfuge durch konische Ringe zu bilden. Durch diese Ausgestaltung wird es nämlich möglich, einen Ausgleich der durch die unterschiedlichen Temperaturen bedingten Längendehnung zwischen dem Innen- und dem Außenmantel des Blechhohlkörpers herbeizuführen.So that differences in length of expansion are provided on this with a sheet metal skin Insulating jacket can be better balanced, can according to a further feature the invention of the sheet metal hollow body by a parting line extending transversely to the longitudinal axis be divided. It may also be advisable to use the frontal surfaces of the hollow bodies to be formed in the area of the parting line by means of conical rings. Through this design it is possible to compensate for the different temperatures conditional elongation between the inner and outer casing of the sheet metal hollow body bring about.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines schematischen Längsschnittes durch einen thermischen Abgasreaktor dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird.In the drawing, an embodiment of the invention is in the form a schematic longitudinal section through a thermal exhaust gas reactor, which is explained in more detail below.

In der Zeichnung ist mit 1 der thermische Abgasreaktor bezeichnet, der ein äußeres, beispielsweise aus Grauguß bestehendes Reaktorgehäuse 2 mit der Zahl der Zylinder entsprechenden Gaseintrittsstutzen 3 und einem Gasaustrittsstutzen 4 aufweist. Im Innern des Außengehäuses 2 befindet sich ein den Verbrennungsraum 6 einschließender Isolierkörper.5. Dieser Isolierkörper 5 ist als doppelwandiger Blechhohlkörper ausgefülrt, der in dem Zwischenraum zwischen der Innenwand 8 und der Außenwand 9 ein Isoliermaterial 7 gasdicht einschließt. 17 und 18 bezeichnen innere und äußere Abschlußwände, die den Blechhohlkörper 5 an seinen Stirnseiten abschließen. Im Bereich der Durchtrittsöffnungen für die Gaseintrittsstutzen 3 und den Gasaustrittsstutzen 4 sind Blechringe 13 und 14 gasdicht eingesetzt. An diesen Ringen gleiten Gasführungstrichter 15 und 16, die in den Gaseintrittsstutzen 3 und dem Gasaustrittsstutzen 4 gehalten sind.In the drawing, 1 denotes the thermal exhaust gas reactor, the an outer, for example made of cast iron reactor housing 2 with the Number of cylinders corresponding gas inlet nozzle 3 and a gas outlet nozzle 4 has. Inside the outer housing 2 there is a combustion chamber 6 enclosing insulator. 5. This insulating body 5 is double-walled Filled sheet metal hollow body in the space between the inner wall 8 and the outer wall 9 encloses an insulating material 7 in a gas-tight manner. 17 and 18 denote inner and outer end walls that form the sheet metal hollow body 5 at its end faces to lock. In the area of the passage openings for the gas inlet nozzles 3 and the gas outlet nozzle 4 are sheet metal rings 13 and 14 inserted gas-tight. On these Rings slide gas guide funnel 15 and 16, which in the gas inlet nozzle 3 and the gas outlet nozzle 4 are held.

Durch die gemäß der Erfindung erreichte vollkommende Einkapselung des Isoliermaterials in dem Blechhohlkörper wird sicherges-tellt, daß dem den Reaktor durchströmenden Abgas keine Möglichkeit gegeben wird, das Isoliermaterial durch mechanische Be2nspruchung zu pulverisieren und aus dem Reaktorgehäuse auszutragen.The complete encapsulation achieved according to the invention of the insulating material in the sheet metal hollow body is assured that the reactor exhaust gas flowing through is not given the opportunity to penetrate the insulating material pulverize mechanical stress and discharge it from the reactor housing.

Wie aus der Zeichnung weiter hervorgeht, kann der Blechhohlkörper 5 durch eine quer zur Längsachse verlaufende Teilfuge 10 geteilt sein, damit sich die beiden entstehenden Teilkörper zum Ausgleich der Wärmedehnung relativ zueinander verschieben können. Um dabei einen Wärme dehnungs ausgleich zwischen der Innenwand 8 und der Außenwand 9 des Blechhohlkörpers 5 zuzulassen, sind die die Stirnflächen der Teilkörper bildenden Abschlußringe 11 und 12 konisch ausgebildet. Wenn dann während des Betriebs des Abgasreaktors 1 die Innenwände 8 der Teilhohlkörper wegen der dort anstehenden höheren Temperaturen sich mehr axial dehnen als die Außenwände 9, dann richten sich diese Stirnringe schließlich senkrecht zur Längsachse des Reaktors aus. Die Stirnringe können aber auch als ebene, im Ausgangszustand senkrecht zur Reaktorachse ausgerichtete Scheiben ausgebildet sein, die aich dann durch die unterschiedliche Dehnung der Inncn- und Außenwände 8 bzw. 9 der Deilkörpe zu einem konischen Teil verformen.As can also be seen from the drawing, the sheet metal hollow body 5 be divided by a parting line 10 running transversely to the longitudinal axis so that the two resulting partial bodies to compensate for the thermal expansion relative to one another can move. In order to compensate for thermal expansion between the inner wall 8 and the outer wall 9 of the hollow sheet metal body 5 are the end faces the end rings 11 and 12 forming part of the body are conical in shape. If then During the operation of the exhaust gas reactor 1, the inner walls 8 of the partial hollow body because of due to the higher temperatures there, expand more axially than the outer walls 9, then these end rings are finally aligned perpendicular to the longitudinal axis of the reactor the end. The end rings can also be flat, in the initial state perpendicular to the Reactor axis aligned disks be formed, which then aich by the different Expansion of the inner and outer walls 8 and 9 of the Deilkörpe to a conical part deform.

Selbstverständlich können in dem erfindungsgemäßen Reaktor zusätzlich, noch weitere die Strömung der Abgase und die thermische Reaktion beeinflussende Umlenkbleche und Innengehäuse eingebaut werden.Of course, in the reactor according to the invention, there are still others influencing the flow of the exhaust gases and the thermal reaction Deflection plates and inner housing are installed.

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Claims

ÄSPRÜC: HE 1. Thermal exhaust gas reactor for the removal of pollutants from the exhaust gases of internal combustion engines, in particular electric vehicle engines, with one connected to the exhaust pipe via gas inlet and gas outlet nozzles Housing that has a jacket formed from insulating material to the outside thermally insulated combustion chamber, characterized in that the insulating jacket from a double-walled sheet metal hollow body (5) to be introduced into the housing (2) exists, between the walls (8, 9, 17, 18) the insulating material (7) to the outside is enclosed essentially gas-tight.

2. Exhaust gas reactor according to claim 1, characterized in that the sheet metal hollow body (5) is divided by a parting line (10) running transversely to the longitudinal axis.

3. exhaust gas reactor according to claim 2, characterized in that the Sti.rnflächen the hollow body in the area of the parting line (10) is formed by conical rings (11, 12) are.