DE2615943A1 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eiae ErennkraftmasehiEe und Insbesonäere-eirfe Sünäangs—Eresinkraftataschine lEit liachverbrennungseirtrlchtung im £.*asptiffs^rsteis genaäE deiE Gberbegriff des Eaupi anspruchSe

Eirtige moäer^e ZünätiBgs-BreBrikr&ftiaascrilneEi sind mit auspuffkrüiEEerii versehen; Ib äen.en Kadivercrenniingskaimriern ausgebildet sind, durch die vorbestiEsste Äxten von schädlichen Bestandteilen wie Kohlenwasserstoffe (EC) und Kohlenmonoxyd

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'CD) in den Auspuffgasen vor S^r Abgabe an die üegebungsluft vollständig "/erbrannt werden<=

~.ai «erartigen Erennkraft~~=.s3ninsn ist es üblich;, daß das Auapu-ii-zssr das von den Ersnnkanmsrn der Erennkraftrssschine in die nachverbrennungskarrivsr sbgageisen wird_f dursn- -sins gssignete Anzahl van Kanälen iugsfünrc wird_? die js"-j2il~ einzeln r;.it einer Brennkammer der Brennkraftmaschine r.nd s^neiE Ξ:,η-laSrohr des Auspuffkrünsisrs- in Verbindung stsi-E= I-s-xZ diese Ksis3 werden die Auspuffgase astrichtliok dur^ii ivlrmestrahlungs'/erlusts während inrer ^"Snrung in den obsn erwähnten relativ langen Kanälen abgekühlt* so äaS die Vsrcrennnng der J,:: ?~-.ffgase in der liachTerirsnniingskaiiSEer in fis*n Auspuffi:rüni-ΓΓ-sr uawirksain wird»

ZL- Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein? Brennkraft:- "lascnine derart auszubilden^- da£ diese Kachteile vermieden \ν=τάί=ϊΐ« Das erfindiingsgeir:ä£e Auspuffsysfcsm soll eine vcirksa- τ,~. und vollständige Verbrennung dsr ^jerbleibendsn brennbaren Z3.2r.£.nd"sil3 wie ICohien^Ti5.gser2toff (SC; und Karilsnaono-xyd (CO; rn dar. Auspuffgasen aus den Brennka:~.:^am der Erennkraftnaschin.3 gestalten. Insbesondere soll eine Verringerung der Tenperatur der Auspuffgase» dis in den Auspuffkrümmer aus der Br'snnkrsftffiaschine austreten,, verhindert werden·* so daß eine viriisanis Oxydation der brennbaren Bestandteile in den Auspuff gasen in deiTi Auspuff syst eia bewirkt wird.

5rfindungsgeiaäß soll weiterhin eine Brennkraftmaschine sit Doppel-Auslaßkanälen in dem Zylinderkopf vorgesehen werden, welche Auslaßkanäle mit zwei nebeneinander!legenden Brennkammern in Verbindung stehen«

Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs,

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist wenigstens ein Paar nebeneinanderliegender Brennkraftkamniern,, einen

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Zylinderkopf mit zwei Auslaßkanälen in Verbindung mit den nebeneinanderliegenden Brennkammern, Auskleidungen in den Auslaßkanälen zur Abdeckung von deren Oberfläche und zur Verhinderung eines Temperaturabfalles der durch die Auslaßkanäle strömenden Auspuffgase, einen Auspuffkrümmer, in den eine Nachverbrennungskammer sowie Einlaß- und Auslaßöffnungen vorgesehen sind, die mit der Nachverbrennungskammer in Verbindung stehen und mit den nebeneinanderliegenden Auslaßkanälen verbunden sind, und eine Auskleidung in dem Auspuffkrümmer, die im wesentlichen die gesamte innere Oberfläche des Auspuffkrümmers zur Verhinderung eines Temperaturabfalles der Auspuffgase in dem Auspuffkrümmer umfaßt, auf.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen, zusammengefaßten Doppel-Auslaßkanäle mit den in diesen vorgesehenen Auskleidungen gestatten eine wirksame Wärmeisolierung. Das gleiche gilt für die Auskleidungen in dem Auspuffkrümmer, so daß eine vollständige Verbrennung der verbleibenden brennbaren Bestandteile in den Auspuffgasen ermöglicht wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung eines Doppel-Auslaßkanals;

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 sind ähnliche Darstellungen wie Fig.2, und 5 zeigen jedoch abgewandelte Ausführungsformen der Doppel-Auslaßkanäle ;

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Fig.	6	7	8
und	1o
Fig.
bis

sind Schnitt dar Stellungen der Doppel-Auslaßkanäle mit Auskleidungen;

sind schematische Darstellungen abgewandelter Ausführungsformen des Auspuffkrümmers mit in diesem vorgesehenen Führungseinrichtungen für die Auspuffgase;

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine .

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Brennkraftmaschine mit Funken-Zündung nach den Grundgedanken der Erfindung dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist allgemein mit der Bezugsziffer 1o bezeichnet.

Die Brennkraftmaschine 1o weist in diesem Falle vier Brennkammern C1 bis C 4 auf, die jeweils aus dem oberen Teil einer · in dem nicht näher bezeichneten Zylinderblock vorgesehenen Zylinderbohrung und einer Aussparung in einem Zylinderkopf bestehen. Die Brennkraftmaschine ist mit einem Vergaser 14 oder einer anderen Einrichtung zur Versorgung mit Luft und Brennstoff versehen. Der Vergaser steht über einen Ansaugkrümmer 16, Einlaßkanäle 18a bis 18d und Einlaßventile 2oa bis 2od mit den Brennkammern C1 bis C4 in Verbindung, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

In dem Zylinderkopf 12 der Brennkraftmaschine 1o sind zwei Doppel-Auslaßkanäle 22 und 24 ausgebildet. Der Auslaßkanal 22 steht mit einer ersten Gruppe von Brennkammern C1 und C2 über die Auslaßventile 26 a und 26b in Verbindung, und der Auslaß 24 ist mit einer zweiten Gruppe von Brennkammern C3 und CA über Auslaßventile 26c und 26d verbunden.

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In den Doppel-Auslaßkanälen 22 und 24 sind Auskleidungen 28 und 3o angebracht, die aus Metallplatten bestehen und eine Luftschicht A1 zwischen den inneren Oberflächen der Auslaßkanäle 22, 24 und den äußeren Oberflächen dieser Auskleidungen 28 und 3o bilden, wie am besten aus Fig. 2 und 3 hervorgeht. Wie Fig. 2 zeigt,ist eine geeignete Anzahl von Bolzenbohrungen 29 in dem Zylinderkopf 12 neben den Doppel-Auslaßkanälen 22,24 zur Aufnahme von Bolzen zum Befestigen des Zylinderkopfes 12 an den Zylinderblock vorgesehen.

Ein Auspuffkrümmer 32 mit einer Nachverbrennungskammer 34, zwei Einlaßöffnungen 32a, 32b und einer Auslaßleitung 32c ist an dem Zylinderkopf 12 mit Hilfe von geeigneten Befestigungseinrichtungen derart befestigt, daß die beiden Einlaßöffnungen 32a und 32b mit den jeweiligen Doppel-Auslaßkanälen 22 und 24 zusammentreffen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

In dem Auspuffkrümmer 32 ist eine Auskleidung 36 angebracht, die aus einer Metallplatte oder einem Metallblech besteht und im Abstand von der inneren Oberfläche des Auspuffkrümmers liegt, so daß eine Luftschicht B1 zwischen der Auskleidung 36 und dem Auspuffkrümmer 32 gebildet wird.

Bei der zuvor beschriebenen, typischen Konstruktion des erfindungsgemäßen Systems wird der Wärmeverlust der Auspuffgase, die durch die Auslaßkanäle 22 und 24 strömen, durch die zusätzliche Verwendung der Auskleidung 28 und 3o erheblich verringert. Da außerdem der Auspuffkrümmer 32 mit einer Auskleidung 36 versehen ist, die als Wärmeisolator wirkt, wird eine Verringerung der Temperatur der Auspuffgase, die aus den Doppel-Auslaßkanälen 22 und 24 in die Nachverbrennungskammer 34 gelangen, verhindert, so daß eine ausreichende Oxydation der verbleibenden brennbaren Bestandteile der Auspuffgase in der Nachverbrennungskammer 34 bewirkt wird.

Fig. 4 und 5 zeigen abgewandelte Ausführungsformen der Doppel-Auslaßkanäle. In Fig. 4 ist eine der Ausführungsformen

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dargestellt, bei denen der Verbindungsbereich 38 in der Nähe des seitlichen Randes des Zylinderkopfes 12 liegt. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Verbindungsbereich 4o in der Einlaßöffnung 32a, 32b des Auspuffkrümmer s 32 liegt. Durch eine derartige Ausbildung der Doppel-Auslaßkanäle kann die Anzahl der Bolzen zur Befestigung des Zylinderkopfes 12 an dem Zylinderblock verringert werden.

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Auskleidung der Doppel-Auslaßkanäle 22,24. Die Auskleidung ist als Doppel-Auskleidung mit einer äußeren Auskleidung 42 und einer inneren Auskleidung 44 ausgebildet. Die Auskleidungen 22 und 24 bilden eine erste Luftschicht A2 und eine zweite Luftschicht A3 zwischen der inneren Oberfläche des Auslaßkanals 22 und der äußeren Oberfläche der äußeren Auskleidung 42 sowie der inneren Oberfläche der Auskleidung 42 und der äußeren Oberfläche der inneren Auskleidung 44, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Derartige Auskleidungen 22,24 in den Auslaßkanälen 22,24 werden während des Gießens des Zylinderkopfes 12 vorgesehen.

Durch Verwendung der doppelten Auskleidungen 42,44 ergibt sich ein verstärkter Wärmeisolierungseffekt in den Auslaßkanälen 22,24.

Fig. 7 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform der Auskleidung der Doppel-Auslaßkanäle 22,24, bei der eine äußere Auskleidung 42' und eine innere Auskleidung 44' in die Auslaßkanäle 22,24 von außerhalb des Zylinderkopfes 12 eingesetzt sind. Eine derartige Auskleidung in den Auslaßkanälen 22,24 ist auf einfache Weise herzustellen.

Fig. 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Auspuffkrümmers 32, bei der ein wärmeisolierendes Material 46, wie etwa Glaswolle, in einen Zwischenraum eingefüllt ist, der

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durch den Auspuffkrümmer 32 und dessen Auskleidung 36 gebildet wird·. Weiterhin sind bei dieser Ausführungsform zwei Führungsrohre 48 und 5o mit gekrümmten, einander gegenüberliegenden Auslaßbereichen 48a und 5oa in dem Auspuffkrümmer 32 angeordnet, die jeweils mit den Auslaßkanälen 22 und 24 in Verbindung stehen. Ferner sind zwei Führungsplatten 52 und 54 in dem Auspuffkrümmer 32 in beträchtlichem Abstand von der inneren Oberfläche des Auspuffkrümmers 32 vorgesehen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine vorteilhafte Zirkulation der Auspuffgase in der Nachverbrennungskammer 34, bei der die Gase auf einer erhöhten Temperatur verbleiben, so daß eine vollständige Verbrennung der rückständigen brennbaren Bestandteile in dem Auspuffkrümmer 32 erzielt wird.

Fig. 9 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform des Auspuffkrümmers 32. Bei dieser Ausführungsform ist ein inneres Gehäuse 56 mit zwei Einlaßrohren 58 und 6o und einer Auslaßöffnung 62 in dem Auspuffkrümmer 32 angeordnet, so daß ein bestimmter Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des inneren Gehäuses 56 und der inneren Oberfläche der Auskleidung 36 des Auspuffkrümmers entsteht. Die Einlaßrohre 58 und 6o sind mit ihren stromaufwärtigen Bereich mit den Auslaßkanälen 22 und 24 verbunden und erstrecken sich an den stromabwärtigen Bereichen in das innere Gehäuse 56 hinein. Die Auslaßöffnung 62 ist in einer Stirnwand 56a gegenüber der Stirnwand 56b angeordnet, die der Auslaßleitung 32c des Auspuffkrümmer 32 zugewandt ist. Bei dieser Konstruktion des Auspuffkrümmers 32 ergibt sich eine gewisse Verweilzeit der Auspuffgase in dem Auspuffkrümmer 32, so daß eine wirksamere Nachverbrennung der brennbaren Bestandteile erzielt wird.

Fig. 1o zeigt eine weitere Ausführungsform des Auspuffkrümmer s 32, bei der der Auspuffkrümmer 32 im wesentlichen dieselben Teile, wie bei der Ausführungsform der Fig. 9 umfaßt, das Einlaßrohr 64 jedoch abgewandelt ist. Bei dieser Lösung

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ist das Einlaßrohr 64 am stromabwärtigen Bereich in Richtung des anderen Einlaßrohres 66 umgebogen, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Dadurch wird die Verweilzeit der Auspuffgase aus dem Einlaßrohr 64 in dem Auspuffkrümmer 32 auf denselben Wert gebracht wie diejenige der Auspuffgase aus dem Einlaßrohr 66. Polglich ergibt sich eine wirksamere Nachverbrennung .

Es sei darauf hingewiesen, daß die Führungs- oder Einlaßrohre 48, 5o (Fig.8), 58,6o,64 und 66 (Fig. 9 und 1o) mit Auskleidungen versehen sein können, so daß sich eine bessere Verbrennung in der Nachverbrennungskammer des Auspuffkrümmers 32 ergibt.

Fig. 11 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Brennkraftmaschine 1o' sechs Brennkammern C1 bis C6 umfaßt. Bei dieser Ausführungsform weist der Zylinderkopf 12' der Brennkraftmaschine 1o' drei Doppel-Auslaßkanäle 68,7o und 72 auf, die jeweils mit einer ersten Gruppe von Brennkammern C1 und C2, einer zweiten Gruppe von Brennkammern C3 und C4 und einer dritten Gruppe von Brennkammern C5 und C6 in Verbindung stehen. Auskleidungen 74 in den Doppel-Auslaßkanälen 68,7o und 72 und Auskleidungen 76 in dem Auspuffkrümmer 32' sind in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 vorgesehen.

Wenn die Brennkraftmaschine mit einem Luft-Brennstoff-Gemisch betrieben wird, das magerer als das stöchiometrische Verhältnis ist, wie etwa bei einer Flammzündungs-Brennkraftmaschine, ist es nicht notwendig, zusätzliche Luft zu den Auspuffgasen hinzuzuführen, die in die Nachverbrennungskammer des Auspuffkrümmers gelangen, da die Gase aus den Brennkammern derartiger Brennkraftmaschinen einen bestimmten Anteil an Sauerstoff enthalten, mit dessen Hilfe die verbleibenden brennbaren Bestandteile in den Auspuffgasen verbrannt werden können. Wenn die Brennkraftmaschine jedoch mit einem Luft-Brennstoff-Gemisch, das fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist, ist eine geeignete Einrichtung zur Zufuhr

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von Zusatzluft erforderlich, da die Auspuffgase derartiger Brennkraftmaschinen im allgemeinen keinen Sauerstoff enthalten.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ι T~.\ Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Paar nebenein- ^~^ anderliegender Brennkammern und einem Zylinderkopf, in dem zwei nebeneinanderliegende Auslaßkanäle in Verbindung mit den Brennkammern vorgesehen sind, gekennzeichnet durch Auskleidungen (28,3o,42,44,74) in den Auslaßkanälen (22,24,68,7ο) zur Abdeckung der Oberfläche der Auslaßkanäle und zur Wärmeisolierung, einen Auspuffkrümmer (32) mit einer Nachverbrennungskammer (34) und Einlaß- und Auslaßöffnungen (32a, 32b, 32c), deren Einlaßöffnungen in Verbindung mit den nebeneinanderliegenden Auslaßkanälen stehen, und eine Auskleidung (36,76) in dem Auspuffkrümmer zur Abdeckung im wesentlichen der gesamten inneren Oberfläche des Auspuffkrümmers und zur Wärmeisolierung des Auspuffkrümmers .

   2. Brennkraftmschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Auskleidung (28,3o,42,44,74) in den Auslaßkanälen (22,24) im wesentlichen die gesamte Oberfläche der Auslaßkanäle abdeckt.

   3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung in den Auslaßkanälen(22,24) eine im wesentlichen rohrförmige Auskleidung (42) im Abstand von der Oberfläche der Auslaßkanäle mit einem Abstand zwischen der äußeren Oberfläche der Auskleidung (42) und der Oberfläche des zugehörigen Auslaßkanals umfaßt, und daß die Auskleidung (36,76) des Auspuffkrümmers (32) im Abstand von der inneren Oberfläche des Auspuffkrümmers liegt und einen Abstand zwischen der äußeren Oberfläche der Auskleidung und der inneren Oberfläche des Auspuffkrümmers bildet.

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   4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite, im wesentlichen rohrföfmige Auskleidung (44) in der ersten Auskleidung (42) im Abstand von deren inneren Oberfläche vorgesehen ist.

   5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daduruch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (22,24) des Zylinderkopfes (12) miteinander in der Nähe der Auslässe zur Bildung von Doppel-Auslaßkanälen verbunden sind.

   6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein wärmeisolierende^ Material (46) in dem Abstand zwischen der Auskleidung (36) und dem Auspuffkrümmer (32).

   7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, gekennzeich net durch Führungseinrichtungen (48,5o,52,54,56,58,60) in dem Auspuffkrümmer (32) zur Erzeugung einer Verweilzeit der Auspuffgase in der Nachverbrennungskammer (34).

   8. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit vier in Reihe angeordneten Brennkammern, dadurch gekennz eichnet, daß jeweils die Auslaßkanäle (22,24) zweier nebeneinanderliegender Brennkammern gruppenweise zusammengefaßt sind und daß die ersten und zweiten Einlaßöffnungen (32a,32b) des Auspuffkrümmers (32) mit jeweils einem Auslaßkanal (22,24) in Verbindung stehen.

   9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle der Brennkammern innerhalb des Zylinderkopfes (12) jeweils paarweise zu Doppel-Auslaßkanälen (22,24) zusammengefaßt sind.

   1o. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennz eichnet, daß die Führungs-

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   einrichtungen für die Auspuffgase zwei Führungsrohre (48,5o) in Verbindung mit den Auslaßöffnungen der ersten und zweiten Doppel-Auslaßkanäle (22,24) des Zylinderkopfes (12) und einen Mittelbereich der Nachverbrennungskammer (34) des Auspuffkrümmers (32) sowie Führungsplatten (52,54) in dem Auspuffkrümmer, die die Führungsrohre im Abstand von der inneren Oberfläche, des Auspuffkrümmers umgeben, umfassen.

   11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1o, dadurch g ekennzeichnet, daß die Führungsrohre (48,5o) in ihren stromabwärtigen Bereichen derart umgebogen sind, daß ihre Auslaßöffnungen einander gegenüberliegen,

   12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1o oder 11, dadurch gekennz eichnet, daß die Führungsplatten in Form eines inneren Gehäuses (56) mit einer Auslaßöffnung (62) ausgebildet sind, welche Auslaßöffnung in dem Gehäuse gegenüber der Auslaßöffnung (32c) des Auspuffkrümmers (32) vorgesehen ist,

   13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Einlaßrohr (64) angrenzend an die Auslaßöffnung (62) des inneren Gehäuses (56) in Richtung des anderen Einlaßrohres (66) umgebogen ist.

   14. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer geraden Anzahl von Brennkammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle von jeweils zwei nebeneinanderliegenden Brennkammern zu Doppel-Auslaßkanälen (68,7o,72) zusammengefaßt sind und daß die Doppel-Auslaßkanäle jeweils mit einer Einlaßöffnung eines zugeordneten Auspuffkrümmers (32') in Verbindung stehen.

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