DE2843365A1

DE2843365A1 - Einlaufstutzen zum gleichmaessigen einleiten von verbrennungsmotorabgasen

Info

Publication number: DE2843365A1
Application number: DE19782843365
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Freiwald; Dieter Papenhagen
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1980-04-24
Also published as: DE2843365C2

Description

"Einlaufstutzen zum gleichmäßigen Einleiten von
Verbrennungsmotorabgasen" Gegenstand der Anmeldung ist ein Einlaufstutzen zum gleichmäßigen Einleiten von Verbrennungsmotorabgasen aus der Abgasleitung in ein ovales Katalysatorgehäuse einer Nachverbrennungsanlage.
Bei dem Betrieb von Verbrennungsmotoren wird in zunehmendem Maße die Verwendung von sogenannten Nachverbrennungsanlagen erforderlich, in denen die Abgase durch Überleiten über geeignete Katalysatoren behandelt werden. Die Querschnittsfläche des Katalysatorgehäuses beträgt in der Regel ein Mehrfaches der Querschnittsfläche der Abgasleitung und ist im allgemeinen zwecks Einsparung von Bauhöhe oval. Zur Verbindung der Abgasleitung mit dem Katalysatorgehäuse bedient man sich eines Einlaufstutzens, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß das Abgas so gleichmäßig wie möglicll auf den Eintrittsquerschnitt des Katalysatorgehäuses verteilt wird.
Es hat sich gezeigt, daß eine gleichmäßige Verteilung mit einem sehr langen Einlaufstutzen leicht zu erreichen ist.
Lange Einlaufstutzen sind im allgemeinen aus Platzgründen nicht anwendbar, so daß es nicht an Versuchen gefehlt hat, geeignete kürzere Einlaufstutzen zu entwickeln. Diese kurzen Einlaufstutzen enthalten zur Vergleichmäßigung der Verteilung perforierte Bleche (US-PS 3 780 772, US-PS 4 002 433, DE-Gbm 73 07 566) oder besondere Störkörper im Gasstrom (US-PS 3 749 130). Dadurch wird zwar die gleichmäßige Verteilung des Gasstromes erreicht, jedoch setzen diese Einrichtungen dem Gasstrom einen mitunter erheblichen Widerstand entgegen, was zum Ansteigen des Gegendruckes in der Abgasanlage und damit zur Verminderung des Wirkungsgrades des Motors fiihrt, außerdem sind sie in der Herstellung teuer.
Die Aufgabe der Erfindung.besteht daher darin, einen kurzen, billig herzustellenden Einlaufstutzen für ein ovales Katalysatorgehäuse zu finden, der eine gleichmäßige Verteilung des Gasstromes gewährleistet, ohne dem Gasstrom einen nennenswerten Widerstand entgegenzusetzen.
Diese Aufgabe wird durch den in den Patentansprüchen beschriebenen Einlaufstutzen gelöst.
Durch die Einprägungen wird der Abgasstrom praktisch ohne Reibungsverluste so geleitet, daß eine gleichmäßige Verteilung des Abgases über die ovale Katalysatorstirnfläche stattfindet.
Die Einprägungen, die die Form eines sich in Strömungsrichtung des Abgases öffnenden Vs haben und die sich auf der schwach gekrümmten Seite des Ovals befinden, haben ihre tiefste Stelle im in Strömungsrichtung gesehen vorderen Drittel des Einlaufstutzens und steigen in Strömungsrichtung gesehen auf den Durchmesser des Einlaufstutzens an. Der Anstieg wird so bemessen, daß die EinpriFngen dann auslaufen, wenn auch der Einlaufstutzen seine größten Abmessungen erreicht hat, damit ein möglichst kleiner Anstiegswinkel erreicht wird. Aus dem gleichen Grund wird man auch die tiefste Stelle der Einprägungen möglichst weit nach vorne verlegen, wobei natürlich die Eigenschaften des Stutzenmaterials, wie Tiefziehbarkeit und dergleichen beriicksichtigt werden müssen. Verlegt man die tiefsten Stellen aus dem vorderen Drittel heraus, so ergeben sich durch den steileren Anstieg ungünstigere Strömungsverhältnisse.
Die jeweilige Tiefe der Einprägungen, womit in er.ster Linie die Tiefe der tiefsten Stelle gemeint ist, hat natürlich einen Einfluß auf die gasverteilende Wirkung des Einlaufstutzens. Gegenüber einem Einlaufstutzen ohne Einprägungen zeigen schon geringe Einprägungen einen deutlichen Effekt, der natürlich mit zunehmender Tiefe der Einprägung zunimmt.
Die Tiefe der Einprägungen soll jedoch nicht so groß sein, daß die Querschnittsfläche des Einlaufstutzens geringer wird als die Querschnittsfläche des vom Motor kommenden Abgasrohres, da dann ein Gasstau auftreten wfirde, der die Leistung des Motors verringert.
Die in den schwach gekrümmten Seiten des Einlaufstutzens angebrachten Einprägungen sind V-förmig und öffnen sich in Strömungsrichtung. Zur gleichmäßigen Gasverteilung sollen die Einprägungen symmetrisch zur Längsachse sein. Der seitliche Öffnungswinkel wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß er dem seitlichen Steigungswinkel des Einlaufstutzens gleich-oder zumindest nahekommt.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht auf eine schwach gekrümmte Seite eines erfindungsgemäßen Einlaufstutzens mit einem Teil der Abgasleitung und des Katalysatorbehälters in schematischer Darstellung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Einlaufstutzen, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 1 - I in Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt durch das Katalysatorgehäuse, Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen unsymmetrischen Einlaufstutzen.
Der Einlaufstutzen 1 ist mittels der Ansätze 2 bzw. 3 mit der Abgasleitung 5 bzw. dem ovalen Katalysatorgehäuse 6 verbunden. Die Ansätze 2 und 3 können auch entfallen, z. B.
wenn der Einlaufstutzen durch Stumpfschweißen mit Abgasleitung oder Katalysatorgehäuse verbunden wird oder durch Flansch oder dergleichen ersetzt werden. Auf den schwach gegekrümmten Seiten des Einlaufstutzens sind die Einprägungen 4 vorgenommen, die in Fig. 2 im Längsschnitt gezeigt sind.
Generell kann gesagt werden, daß der Einlaufstutzen um so länger sein muß, je größer die Differenz der Querschnittsflächen zwischen Gaseintritts- und Gasaustrittsseite des Einlaufstutzens ist. Um den Einlaufstutzen nicht zu lang werden zu lassen und zur Erzielung einer gleichmäßigen Gasverteilung sollte das Verhältnis von größtem Innendurchmesser des Einlaufstutzens an der Abgasleitungsseite zu größtem Innendurchmesser an der Katalystorgehäuseseite nicht über 1 : 5, insbesondere nicht über 1 : 4 liegen. &ls Anhaltswert kann angegeben werden, daß bei einem Durchmesser der-Abgasleitung von ca. 5 cm und einem größten Durchmesser des Katalysatorgehäuses von 16 cm, also einem Verhältnis von etwa 1 : 3,2, der Einlaufstutzen nicht länger als 10 cm zu sein braucht.
Der Einlaufstutzen wird, wie in Fig. 3 angedeutet, zweckmäßigerweise aus zwei symmetrischen Blechpreßteilen zusammengefügt, Jedoch sind auch andere Fertigungsmethoden denkbar.
Wenn die Längsachsen von Abgasleitung und Katalysatorgehäuse nicht fluchten, wird der Einlaufstutzen zweckmäßigerweise entsprechend unsymmetrisch angefertigt, wie in Fig. 5 dargestellt.
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Claims

"Einla-ufstutzen zum gleichmäßigen Einleiten von Verbrennungsmotorabgasen" Patentansprüche Ei,iaufstutzen zum gleichmäßigen Einleiten von Verbrennungsmotorabgasen aus der Abgasleitung in ein ovales Katalysatorgehäuse einer Nachverbrennungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufstutzen auf den schwach gekrümmten Seiten mit je einer V-förmigen sich in Richtung auf das Katalysator.-gehäuse erweiternden Einprägung versehen wird, bei der der tiefste Punkt in Strömungsrichtung des Abgases gesehen im vorderen Drittel des Einlaufstutzens liegt und die in Strömungsrichtung gesehen auf den Durchmesser des Einlaufstutzens ausläuft.
2. Einlaufstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Querschnittsfläche des Einlaufstutzens gleich oder größer der Querschnittsfläche der Abgasleitung ist.
3. Einlaufstutzen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Öffnungswinkel der V-förmigen Einprägung gleich dem seitlichen Steigungswinkel des Einlaufstutzens ist.
4. Einlaufstutzen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von größtem Durchmesser des Einlaufstutzens an der Abgasleitungsseite zu größtem Durchmesser an der Katalysatorgehäuseseite t : 5, insbesondere 1 : 4 nicht überschreitet.