DE2744734A1

DE2744734A1 - Auspuffleitung fuer verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE2744734A1
Application number: DE19772744734
Authority: DE
Inventors: Thomas L Kizer
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1976-10-13
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1978-04-20
Also published as: JPS5348116A; DE2744734C2; GB1588052A

Description

Ford-Werke Aktiengesellschaft Mj Verwaltung Ottoplatz 2

Köln-Deutz

Postanschrift: Ford- Werke AG Postfach 210369 5000 Köln21 φ (02 21) 8 25-1

Telex: 888483 Telegramme: fordwerke koeln

Ihre Zeichen Irre Nachricht Telefon Unsere Zeichen

(0221)825- Z/DR-2 Ri uk

Betreff

Patentanmeldung Auspuffleitung für Verbrennungskraftmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Auspuffleitung für Verbrennungskraftmaschinen.

Bei modernen Verbrennungskraftmaschinenen ist es wichtig, daß das Abgassystem ohne Wärmeverlust arbeitet. Ein Wärmeverlust im Abgassystem kann durch Wärmeleitung, durch Konvektion oder durch Strahlung erfolgen. Die Aufgabe, im Abgassystem einen Wärmeverlust zu vermeiden, ist gemäß dem Stand der Technik bislang durch die Aufwendung von Mitteln unter vertretbaren Kosten nicht erreicht worden. Die Herstellung und die Anordnung von isolierenden Einrichtungen ist schwierig, kostenaufwendig und störanfällig. Auch die Herstellung von doppelwandigen Abgaskrümmern durch Gießen ist sehr aufwendig und durchaus nicht frei von Störungen im späteren Betrieb.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, Leitungen für ein Abgas system einer Verbrennungskraftmaschine vorzuschlagen, bei denen in kostensparender Weise ein doppelwandig es Rohr erzeugt wird, das wärmekon-

809816/0651

Sitz der Gesellschaft: Kokt - RegistergerlcM Köm, HRB 84 - Vorsitzander des Aufsichtsrates: Hans Schaberger Vorstand: Peter Weiher. Vorsitzender

Horst Bergemam Franz J. Bohr - WaUamar Ebers - WMwkn Inden Alfred Langer Stellvertretend Hermann Dadericha ■ Hans WViekn Gab · Paul A. Guckel · Hans- Joachim Lehmann

Ford / US-870 / 3. Oktober 1977

servierende Eigenschaften besitzt.

Das Ziel der Erfindung wird durch die Anwendung der im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale erreicht.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren gezeigt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine mit einer Auspuffleitung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Anordnung gemäß Fig. 2, genommen entlang der Linie 3-3.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Auspuffsystems, das mög lichst wenig Wärmeverlust hat, so daß die Abgasdaten gewisse Werte erreichen. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Wärmeübertra gung durch die Wände der Auspuffleitung verringert wird und daß Sauerstoff den Abgasen zugeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Motors ist in Fig. 1 dargestellt. Eine Verbrennungskraftmaschine 10 besitzt einen Zylinderkopf 30 aus Aluminium und ein Kurbelgehäuse 31, das aus Aluminium oder Grauguß bestehen kann. Das Kurbelgehäuse 31 weist einen oder mehrere Zylinder 11 auf, in denen sich Kolben 12 befinden. Ein Pleuel 13, das Teil eines Kurbeltriebes ist, ist mit finer nicht dargestellten Kurbelwelle verbunden. Der Zylinderkopf

809816/0651

Ford / US-870 / 3. Oktober 1977 _^_ 27U73A

weist eine Brennkammer 32 auf, zusammen mit dem Zylinder 11 und dem Kolben 12.

Die Verbrennungskraftmaschine ist nach dem System der Schichtverbrennung ausgelegt. Der Ansaugkanal 9 weist einen Kanal 15 auf, der dafür sorgt, daß das Gemisch vom Vergaser 14 in die Brennkammer 32 kommt. Ein getrennter Vergaser 34 ist vor einer Vorkammer 54 angeordnet; die Vorkammer 54 wird begrenzt durch eine Ringwand 55. Die Vorkammer besitzt eine Eintrittsöffnung 53, die durch ein Einlaßventil 52 gesteuert wird. Das Einlaßventil 52 und ein Einlaßventil 19 werden durch eine Ventilbetätigungseinrichtung 50 bewegt. Eine Zündkerze 51 ist so angeordnet, daß sie das Gemisch in der Vorkammer 54 zünden kann.

Das Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine enthält eine relativ kurze Auslaßleitung 16, die sich von der Brennkammer 32 zu der Fläche 24 über einen Abstand 23 erstreckt. Die Ventile 19 und 20 sind so eingerichtet, daß sie den Einlaß 17 und den Auslaß 18 steuern können.

Im Zuge der Reinigung der Abgase ist ein Thermoreaktor 25 angeordnet. Es kann jedoch auch ein katalytischer Konverter verwendet werden. Der thermische Reaktor empfängt die Abgase durch die Leitung 27, die diese an eine innere Kammer 28 weiterleitet. In dieser Kammer werden die Abgase verwirbelt, wobei eine bestimmte Zeit zur Verfügung steht, während der die entsprechenden Teile der Abgase oxydieren können. Nach ausreichender Verwirbelung und Vermischung innerhalb des ther -mischen Reaktors werden die Gase einer äußeren Kammer 36 zugeleitet, die am En de des thermischen Reaktors angeordnet ist. Sodann gelangen die Gase zu einer Leitung 37. Die Wände dieser Leitungen sind so ausgelegt; daß die Wärme nicht von den Gasen an die Umgebung abgeleitet wird, da sonst die für eine chemische Reaktion notwendige Temperatur nicht aufrecht erhalten wird.

809816/0651

Fovd / US-870 / 3. Oktober 1977

;;· 7 4 4 i 3 A

Der Zylinderkopf 30 weist eine Brennkammer 32 auf, in der die Verbrennung stattfindet. Weiterhin ist eine zweite Wand 16 vorgesehen, die eine Passage bildet, die an der Fläche 24 des Gehäuses endet. Im Zylinderkopf sind weiterhin Kühlkanäle 38 und 39 vorgesehen. Diese verlaufen so, daß sie in der Nähe des eigentlichen Abgaskanals liegen.

Im Abgaskanal ist die erfindungsgemäße Auspuffleitung 40 angeordnet; sie erstreckt sich entlang der Länge 23 dieser Anordnung. Die erfindungsgemäße Auspuffleitung 40 besteht aus im wesentlichen zylindrisch zueinander angeordneten, mit Abstand zueinander verlaufenden Metallrohren, wobei die Metallrohre aus einem Werkstoff mit Stahlbasis bestehen.

Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, ist das Innenrohr 41 vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt, so daß dieses Material weitgehend Korrosionsbeanspruchungen bei hohen Temperaturen wiederstehen kann. Das Außenrohr 42 der Anordnung besteht bevorzugt aus Kohlenstoffstahl. Das Innenrohr und das Außenrohr verlaufen in radialem Abstand zueinander, wobei die Leitkante 43 und die Anschlußkante 44 entsprechend umgebogen sind, so daß ein geschlossener Raum zwischen den beiden Rohren entsteht. In dem Raum zwischen den Rohren, also im Ringraum 45, befindet sich somit Luft. Die Abdichtung d ieses Ringraumes 45 kann dadurch erfolgen, daß im Bereich 46 eine Schweißnaht angebracht wird. Der korrekte Abstand zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr kann auch dadurch sichergestellt werden, daß an anderen Stellen, so beispielsweise im Bereich 47, die beiden Rohre zusammengeführt und miteinander verbunden werden, so daß dann der Abstand der Rohre sichergestellt ist. In einem solchen Bereich 47 kann dann eine Schweißstelle 48 angebracht werden. Es ist selbstverständlich günstig, derartige Kanäle stromlinienförmig auszubilden und jede vorspringende Kontur zu vermeiden.

809816/0651

Ford / US-870 / 3. Oktober 1977

Der Abstand zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr beträgt vorzugsweise 2, 5 mm und die Länge des Luftraumes ist so lang wie möglich ausgebildet. Die Dicke der Rohre beträgt 1 bis 2 mm, vorzugsweise etwa 1, 5 mm.

Das Außenrohr 42 wird mechanisch festgehalten durch den Alumiumkörper, der es umgibt. Vorzugsweise wird der die Rohre umgebende Alumiumblock um diese herum gegossen.

In einer Abwandlung der Erfindung kann um das Innenrohr ein Sandkern angeordnet sein. Nach Umgießen dieser Anordnung mit Aluminium kann dann der Sandkern durch entsprechende Öffnungen entfernt werden, mit dem Ergebnis, daß sich ebenfalls ein Hohlraum zwischen dem Innenrohr und de m Aluminiumblock befindet.

Zur Erhöhung der Verankerung der Auspuffleitung 40 im Aluminiumblock können Flansche 49a, 49b, 49c und 49d vorgesehen sein. Diese Flansche werden durch den gegossenen Aluminiumblock umhüllt und stabilisieren so die Anordnung innerhalb des Blocks.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, aus drei bis vier Teilen Blech einen entsprechenden Kanal zu formen. So kann ein Rohr 60 mit Abbiegungen 60 a und 60b versehen sein, so daß sich Flansche 49b und 49c ergeben. Werden zwei Teile verwendet, so haben sie die Form von Halbzylindern mit einem Flansch 49b, der auf einem Flansch 49c des anderen Teiles zusammenstößt. Weiterhin können Halbzylinder 61 und 62 vorgesehen sein, die Flansche 49a und 49d besitzen. Werden diese Halbzylinder mit ihren Flanschen zusammengesetzt, so wie es in der Figur 3 gezeigt wird, so ist es möglich, die Flansche dicht miteinander zu verbinden, so daß sich ein ringzylinderförmiger Raum 64 ergibt, der durch Flansche 49 b und 49c unterbrochen wird. Weiterhin ist möglich, die Leitkanten 43 und 44 zu verformen, wodurch der Innenraum 64

809816/0651

Foid / US-870 / 3. Oktober 1977

, 27U734

- JB -

geschlossen wird. Die ganze Einrichtung wird dann mit Aluminium umgössen, wobei wichtig ist, daß das Aluminium in die Leitkanten 43, die Leitkanten 44 und den Bereich 47 eindringt.

809816/0651

Claims

Ford / US-870 / 3. Oktober 1977 Patentansprüche

1. ^] Auspuffleitung für Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auspuffleitung (40) aus einem Innenrohr (41) sowie einem das innere Rohr umgebenden Außenrohr
(42) besteht, wobei die Rohre (41, 42) an den Enden dicht miteinander verbunden sind und zwischen sich einen Ringraum (45) einschließen und daß die Auspuffleitung (40) in den Zylinderkopf (30) eingegossen ist.

2. Auspuffleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (42) aus Kohlenstoffstahl hergestellt ist.

3. Auspuffleitung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß das Innenrohr (41) aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.

4. Auspuffleitung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (30) aus einer Aluminiumlegierung
besteht.

5. Auspuffleitung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr 60 mit flanschartigen Abbiegungen (61a, 61b) versehen ist, daß das Außenrohr (61) mit Flanschen (49a, 49d) ver sehen ist und daß die Flansche (49a, 49d, 60a, 60b) übereinander angeordnet und miteinander verbunden sind.

809816/0651

ORIGINAL INSPECTED