DE2655377A1

DE2655377A1 - EXHAUST GAS AFTERBURN DEVICE FOR A COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: DE2655377A1
Application number: DE19762655377
Authority: DE
Inventors: Yoshitoshi Hagiwara
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1975-12-08
Filing date: 1976-12-07
Publication date: 1977-06-30
Also published as: NL7613572A; SE7613761L; JPS5419531B2; JPS5270220A; FR2334819A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wkickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.FinckePatent attorneys Dipl.-Ing. H. Wkickmann, Dipl.-Phys. Dr K. Fincke

Dipl.-Ing. RA-^eickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. RA- ^ eickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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Kabushiki KaishaKabushiki Kaisha

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Abgasnachbrennvorrichtung für eine BrennkraftmaschineExhaust gas afterburning device for an internal combustion engine

Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbrennvorrichtung für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to an exhaust gas afterburning device for an internal combustion engine.

Die bisher bekannten Abgasvorrichtungen haben allgemein eine Außenwand in Form eines Metallgußstücks, da sie eine komplizierte Form haben. Solche Metallgußstücke haben jedoch verschiedene Nachteile. Hierzu gehören Fehlstellen im Guß, kostspielige Bearbeitung und Montage und das Erfordernis, daß die obere und die untere Hälfte genau passende Flächen haben und mit Bolzen verbunden sein müssen, so daß eine Ausrichtung entsprechender Bohrungen nötig ist. Das Ergebnis ist eine schwere und teure Abgasvorrichtung.The previously known exhaust devices generally have an outer wall in the form of a metal casting, as they have a complicated shape. However, such metal castings have several disadvantages. These include Casting imperfections, costly machining and assembly, and the requirement that the upper and the lower half must have exactly matching surfaces and be connected with bolts so that an alignment appropriate drilling is necessary. The result is a heavy and expensive exhaust device.

Viele dieser mit Gußstücken verbundene Schwierigkeiten können vermieden oder verringert werden, wenn anstelle der Gußstücke Metallpreßstücke verwendet werden. Wird eine solche Abgasvorrichtung jedoch bei einer BrennkraftiMany of these difficulties associated with castings can be avoided or reduced if instead of the castings metal pressings are used. Will such an exhaust device, however, with an internal combustion engine

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maschine eingesetzt, die eine nur geringe Luftverschmutzung verursachen soll, so müssen die Nachbrennabschnitte der Abgasvorrichtung eine sehr gute Wärmeisolierung ermöglichen. Es hat sich gezeigt, daß bei der Herstellung von Preßstücken aus Stahlblech für Abgasvorrichtungen der abgestrahlte Schall zu stark ist und die Außenfläche der Abgasvorrichtung eine zu hohe Temperatur erreicht. Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Nachteile durch anorganische Isolierstoffe zu vermeiden, die innerhalb der Außenwandung der Abgasvorrichtung angeordnet sind, Jedoch verringert diese Konstruktion den Schall nicht ausreichend, und ferner ist es schwierig, eine solche Abgasvorrichtung in Massenproduktion herzustellen.machine is used, which is supposed to cause only a low level of air pollution, the afterburning sections must allow the exhaust device a very good thermal insulation. It has been shown that in the production of pressed pieces made of sheet steel for exhaust devices the emitted sound is too strong and the outer surface of the exhaust device reaches too high a temperature. It it has already been proposed to avoid these disadvantages by using inorganic insulating materials within the outer wall the exhaust device, However, this construction does not sufficiently reduce the noise, and it is also difficult to mass-produce such an exhaust device.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist eine Abgasnachbrennvorrichtung für eine Brennkraftmaschine erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine aus mindestens drei Schichten bestehende, durch Metallpressen hergestellte Außenwandung, von der mindestens eine Schicht aus Metallblech mit einer von derjenigen mindestens zweier weiterer Schichten abweichenden Dicke besteht, durch eine mit Abstand zur Außenwandung vorgesehene Innenwandung und durch eine innerhalb der Innenwandung vorgesehene Reaktionskammer zur Aufnahme von Abgasen aus der Brennkraftmaschine.An exhaust gas afterburning device is used to avoid these disadvantages for an internal combustion engine according to the invention characterized by one of at least three layers existing outer wall produced by metal pressing, of which at least one layer is made of sheet metal with a thickness different from that of at least two further layers, by one with a distance inner wall provided for the outer wall and by a reaction chamber provided within the inner wall for taking up exhaust gases from the internal combustion engine.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are described below with reference to the figures. Show it:

Fig. 1 einen Seitenschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,1 shows a side section of an embodiment of the invention,

Fig. 2 einen Teilschnitt zur Darstellung der Konstruktion der Außenwandung der in Fig. 1. gezeigten Vorrichtung,FIG. 2 shows a partial section to illustrate the construction of the outer wall of the device shown in FIG. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Abgasvorrichtung schräg von oben,3 shows a perspective illustration of the exhaust device at an angle from above,

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Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Abgasvorrichtung schräg von unten,4 shows a perspective illustration of the exhaust device at an angle from below,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Temperaturen an verschiedenen Stellen der Außenwandung der Abgasvorrichtung in einem Vergleich zwischen einer bisher üblichen Außenwandung aus Gußeisen und einer Außenwandung nach der Erfindung,5 shows a graph of the temperatures at various points on the outer wall of the exhaust gas device in a comparison between a previously common cast iron outer wall and a Outer wall according to the invention,

Fig. 6 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Schallvolumen und der Tonhöhe während des Betriebs für Außenwandungen mit einer Schicht (Kurve C), zwei Schichten (Kurve D) und drei Schichten (Kurve E) und6 shows a graphic representation of the relationship between the sound volume and the pitch during of operation for exterior walls with one layer (curve C), two layers (curve D) and three layers (Curve E) and

Fig. 7 eine graphische Darstellung ähnlich Fig. 6 zum Vergleich von mehrschichtigen Außenwandungen, wobei jede drei Metallschichten aufweist.FIG. 7 shows a graphic representation similar to FIG. 6 for the comparison of multilayer outer walls, with each has three layers of metal.

In den Figuren ist eine Abgasnachbrennvorrichtung 1 mit einer Außenwandung 2 und einer Innenwandung 3 dargestellt, die mit Abstand innerhalb der Außenwandung 2 angeordnet ist. Eine Abgasreaktionskammer 4 ist durch eine Auskleidung 4a gebildet, die mit Abstand innerhalb der Innenwandung 3 angeordnet ist. Abgasstutzen 5, die an die Vorderseite der Außenwandung 2 angeschlossen sind, können mit Austrittsöffnungen einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) verbunden werden. Die durch die Abgasstutzen 5 zugeführten Abgase treten zunächst in eine innere Reaktionskammer 6 ein, wo sie mit einem Leitblech 7 umgelenkt und dann in das Innere der Auskleidung 4a durch einen Kanal 8 eingeführt werden, wonach sie zu einem mit einer Abgasleitung (nicht dargestellt) verbundenen Austritt 9 gelangen. Der genannte Strömungsweg der heißen Abgase ist. in Fig. 1 durch Pfeile dargestellt. Eine zuIn the figures, an exhaust gas afterburning device 1 is shown with an outer wall 2 and an inner wall 3, which is arranged at a distance within the outer wall 2. An exhaust reaction chamber 4 is lined through 4 a, which is arranged at a distance within the inner wall 3. Exhaust nozzle 5, which is attached to the Front of the outer wall 2 are connected, can with outlet openings of an internal combustion engine (not shown). The exhaust gases supplied through the exhaust gas nozzle 5 initially enter an inner one Reaction chamber 6, where it is deflected with a baffle 7 and then through into the interior of the lining 4a a duct 8 can be introduced, after which it leads to an outlet connected to an exhaust pipe (not shown) 9 arrive. The said flow path of the hot exhaust gases is. shown in Fig. 1 by arrows. One to

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schnelle Abkühlung der Reaktionskammer 6 wird durch den sie umgebenden Kanal 8 verhindert, dadurch wird die Oxydationsreaktion luftverschmutzender Stoffe beschleunigt. rapid cooling of the reaction chamber 6 is through the it prevents the surrounding channel 8, thereby accelerating the oxidation reaction of air polluting substances.

Die Reaktionskammer 4 innerhalb der Auskleidung 4a ist aus dünnen Metallpreßstücken gebildet. Eine obere und eine untere Hälfte werden separat hergestellt und dann beispielsweise durch Verschweißen integral miteinander verbunden. Die Innenwandung 3, die aus Metallblech mit guter Wärmebeständigkeit besteht, umgibt die Reaktionskammer 4. Die Innenwandung 3 besteht aus Metallpreßstücken, die separat als eine obere Hälfte 10 und eine untere Hälfte 11 gefertigt und dann aufeinandergesetzt sind. Die am Umfang ausgebildeten Flansche sind aneinandergelegt und durch Verschweißung miteinander verbunden, so daß eine überlappte Verbindung gebildet ist. An den erforderlichen Stellen der Innenwandung 3 sind diejenigen Teile, die den Abgasstutzen 5 und dem Austritt 9 gegenüberstehen, mit Öffnungen versehen und mit der jeweils zugeordneten Wandung der Abgasstutzen 5 und des Austritts 9 verbunden.The reaction chamber 4 within the liner 4a is formed from thin metal pressings. A top and a lower half are manufactured separately and then integral with one another, for example by welding tied together. The inner wall 3, which is made of sheet metal with good heat resistance, surrounds the reaction chamber 4. The inner wall 3 consists of pressed metal pieces, which are separated as an upper half 10 and a lower half 11 are made and then placed on top of each other. The one on the perimeter formed flanges are placed against one another and connected to one another by welding, so that one overlapped Connection is formed. At the required points on the inner wall 3 are those parts that make up the exhaust gas nozzle 5 and the outlet 9 are opposite, provided with openings and with the respectively assigned wall the exhaust pipe 5 and the outlet 9 are connected.

Ein isolierender Raum S^ ist zwischen der Innenwandung und der Wand der Auskleidung 4a vorgesehen. Er umgibt den größeren Teil der Reaktionskammer 4. Der Raum S^ ist teilweise mit dem Kanal 8 über Öffnungen 13 und 14 verbunden, so daß ein Teil der Abgase in diesen Raum einge-r führt wird, wie es durch Pfeile W und Y dargestellt ist. Eine Öffnung 12 ist an der Oberseite der Nachbrennvorrichtung 1 vorgesehen, so daß ein Teil eines Speiseleitungssystems (nicht dargestellt), das über der Nachbrennvorrichtung 1 montiert ist, aufgeheizt wird, damit der Brennkraftmaschine angewärmte Kraftstoff-Luftgemische zugeführt werden.An insulating space S ^ is between the inner wall and the wall of the liner 4a. It surrounds the greater part of the reaction chamber 4. The space S ^ is partially connected to the duct 8 via openings 13 and 14, so that some of the exhaust gases enter this space as shown by arrows W and Y. An opening 12 is at the top of the afterburner 1 provided so that part of a feed line system (not shown) above the afterburner 1 is mounted, is heated so that heated fuel-air mixtures are supplied to the internal combustion engine will.

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Die Außenwandung 2 besteht aus gepreßtem Metallblech, das als obere Hälfte 15 und als untere Hälfte 16 separat geformt ist. Die obere Hälfte 15 und die untere Hälfte 16 sind so angeordnet, daß Flansche an ihren Umfangen den hier befestigten Abschnitt der Innenwandung 3 zwischen sich halten. Alle Teile sind gemeinsam miteinander durch Verschweißung verbunden.The outer wall 2 consists of pressed sheet metal, the upper half 15 and the lower half 16 separately is shaped. The upper half 15 and the lower half 16 are arranged so that the flanges on their circumference hold here attached portion of the inner wall 3 between them. All parts are through together Welding connected.

Die Außenwandung 2 und die Innenwandung 3 sind so aneinander befestigt, daß sie einen isolierenden Zwischenraum S₂ zwischen sich bilden. Die Außenwandung 2 ist mit einer Öffnung 17 in ihrem unteren Teil versehen, die dem Austritt der Reaktionskammer 4 gegenübersteht. Eine Montageplatte 18 ist am unteren Teil der Außenwandung befestigt und ermöglicht eine Flanschverbindung mit einer nicht dargestellten Abgasleitung. Die Außenwandung ist ferner mit einem Flansch zur Verbindung mit den Austrittsöffnungen der Brennkraftmaschine versehen. Ein Abschnitt 20 der Außenwandung 2 umgibt die Öffnung 12.The outer wall 2 and the inner wall 3 are attached to one another in such a way that they form an insulating space S ₂ between them. The outer wall 2 is provided with an opening 17 in its lower part, which is opposite the exit of the reaction chamber 4. A mounting plate 18 is attached to the lower part of the outer wall and enables a flange connection to an exhaust pipe, not shown. The outer wall is also provided with a flange for connection to the outlet openings of the internal combustion engine. A section 20 of the outer wall 2 surrounds the opening 12.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht die Außenwandung aus drei Schichten 2a, 2b und 2c. Diese Bleche sind in der in Fig. 2 gezeigten Art miteinander verbunden und durch Pressenin die Form der Außenwandung 2 gebracht. Diese mehrschichtige Wandung 2 aus Metallblechen muß aus mindestens drei Einzelblechen mit mindestens zwei unterschiedlichen Wanddicken gefertigt werden.As can be seen from Fig. 2, the outer wall consists of three layers 2a, 2b and 2c. These sheets are in the 2 and brought into the shape of the outer wall 2 by pressing. These multilayer wall 2 made of sheet metal must consist of at least three individual sheets with at least two different ones Wall thicknesses are manufactured.

Fig. 5 zeigt die Oberflächentemperaturen, die an Punkten a, b, c usw. an einer Außenwandung aus Gußeisen (Kurve A) und an einer Außenwandung nach der Erfindung gemessen wurden. In der graphischen Darstellung zeigt die X-Achse die Meßpunkte a bis j, die Y-Achse gibt die Temperaturen am jeweiligen Meßpunkt in Grad Celcius an. Wie aus der graphischen Darstellung hervorgeht, ist der allgemeineFig. 5 shows the surface temperatures at points a, b, c etc. on an outer wall made of cast iron (curve A) and were measured on an outer wall according to the invention. In the graph, the X-axis shows the Measuring points a to j, the Y-axis indicates the temperatures at the respective measuring point in degrees Celsius. As from the graph is general

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Temperaturpegel niedriger, wenn die Außenwandung nach der Erfindung (Kurve B) gefertigt ist, verglichen mit dem Temperaturpegel einer Außenwandung aus Gußeisen (Kurve A).Temperature level lower when the outer wall is made according to the invention (curve B) compared to the temperature level of an outer wall made of cast iron (curve A).

Fig. 6 zeigt, wie der Schallpegel während des Betriebes verringert wird, wenn die Außenwandung in angegebener Weise aus mehreren Schichten besteht. In dieser graphischen Darstellung zeigt die X-Achse die Schallfrequenz in Kilohertz, die Y-Achse das Schallvolumen in Dezibel. Die Kurven C, D und E.gelten für Außenwandungen mit einer Schicht, mit zwei Schichten und mit drei Schichten, die aus Metallblechen gebildet sind. Die Kurve C ergibt sich bei einem 2,3 mm dicken Einzelblech, die Kurve D bei zwei BlechenFig. 6 shows how the sound level during operation is reduced if the outer wall consists of several layers in the specified manner. In this graphic The illustration shows the X-axis the sound frequency in kilohertz, the Y-axis the sound volume in decibels. The curves C, D and E. apply to exterior walls with one layer, with two layers and with three layers made of sheet metal are formed. Curve C results from a 2.3 mm thick single sheet, curve D from two sheets

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mit jeweils 1,5/Dicke und die Kurve E bei einer mehrschichtigen Anordnung nach der Erfindung aus drei Blechen mit unterschiedlichen Wanddicken von 1,0 mm, 0,6 mm und 0,8 mm. Aus den Kurven ist zu erkennen, daß bei ansteigender Frequenz die Anordnung nach Kurve E die besten Schallisolationseigenschaften hat.each with 1.5 / thickness and curve E in the case of a multilayer Arrangement according to the invention of three sheets with different wall thicknesses of 1.0 mm, 0.6 mm and 0.8 mm. It can be seen from the curves that the arrangement according to curve E has the best sound insulation properties with increasing frequency Has.

Die graphische Darstellung nach Fig. 7 ist ähnlich derjenigen nach Fig. 6, hier sind jedoch drei mehrschichtige Außenwandungen miteinander verglichen, wobei jede aus drei Schichten besteht. Die Kurve F zeigt eine Außenwandung mit drei Schichten einer Dicke von 1,2 mm, 1,0 mm und 1,0 mm, wobei also zwei Bleche eine übereinstimmende Dicke haben. Die Kurve G zeigt eine mehrschichtige Außenwandung mit drei Schichten einer Wanddicke von 1,2 mm, 0,8 mm und 0,8 mm und die Kurve H zeigt eine mehrschichtige Außenwandung mit drei Schichten unterschiedlicher Wanddicke von 1,0 mm, 0,6 mm und 0,8 mm. Aus dieser graphischen Darstellung ist zu erkennen, daß die mehrschichtige Außenwandung nach Kurve H aus drei SchichtenThe graph of Fig. 7 is similar to that of Fig. 6, but here are three multilayered External walls compared with each other, each consisting of three layers. The curve F shows an outer wall with three layers with a thickness of 1.2 mm, 1.0 mm and 1.0 mm, so two sheets of metal one matching Have thickness. Curve G shows a multilayer outer wall with three layers of a wall thickness of 1.2 mm, 0.8 mm and 0.8 mm and the curve H shows a multilayer outer wall with three layers of different types Wall thickness of 1.0 mm, 0.6 mm and 0.8 mm. From this graph it can be seen that the multilayer Outer wall according to curve H made of three layers

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unterschiedlicher Wanddicke den besten Schallisolationseffekt hat, obwohl zu bemerken ist, daß alle drei in Fig. 7 gezeigten Kurven für Außenwandungen eine Anwendung der Erfindung in der Praxis ermöglichen.different wall thickness the best sound insulation effect although it should be noted that all three curves shown in Figure 7 have application to outer walls enable the invention in practice.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß eine Nachbrennvorrichtung nach der Erfindung verbesserte Schallisolationseigenschaften und Wärmeisolationseigenschaften gegenüber einer Abgasvorrichtung bisheriger Art hat, bei der die Außenwandung aus Metallguß besteht. Die Herstellung der mehrschichtigen Außenwandung ist günstiger, da sie aus Metallpreßstücken besteht. Die Herstellung und der Zusammenbau sind einfacher, und die gesamte Vorrichtung kann leichter gefertigt und somit einfacher eingebaut werden. Diese beiden Eigenschaften bewirken eine Verbesserung in der Gesamtherstellung.From the foregoing description it can be seen that an afterburning device according to the invention has improved sound insulation properties and has thermal insulation properties compared to an exhaust device of the previous type which the outer wall consists of cast metal. The production of the multilayer outer wall is cheaper because it consists of pressed metal pieces. Manufacture and assembly are simpler, and so is the overall device can be manufactured more easily and thus installed more easily. These two properties make one Improvement in the overall manufacturing.

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Claims

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Claims

1./ exhaust gas afterburning device for an internal combustion engine, ^^^ characterized by one of at least three layers (2a, 2b, 2c) made by metal pressing Outer wall (2), of which at least one layer of sheet metal with one of that consists of at least two further layers of differing thickness, by one at a distance from the outer wall (2) provided inner wall (3) and by one provided within the inner wall (3) Reaction chamber (4) for receiving exhaust gases from the internal combustion engine.

2. exhaust gas afterburning device according to claim 1, characterized in that the made of sheet metal Layer (2b) is arranged between two further layers (2a, 2c).

3. exhaust gas afterburning device according to claim 1 or 2, characterized in that the outer wall (2) consists of only three layers (2a, 2b, 2c) and that the layer (2b) formed from sheet metal is one opposite that of the other two layers (2a, 2c) has a smaller thickness.

4ο exhaust gas afterburning device according to one of the claims to 3, characterized in that the outer wall (2) consists of an upper part (15) and a lower part Part (16), which are connected to one another by means of flanges «,

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OR (QINAL INSPECTED