DE3200567A1 - Synchron-reaktor - Google Patents

Synchron-reaktor

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DE3200567A1
DE3200567A1 DE19823200567 DE3200567A DE3200567A1 DE 3200567 A1 DE3200567 A1 DE 3200567A1 DE 19823200567 DE19823200567 DE 19823200567 DE 3200567 A DE3200567 A DE 3200567A DE 3200567 A1 DE3200567 A1 DE 3200567A1
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Hans Karl Dr. 7891 Küssaberg Leistritz
Johannes Dipl.-Ing. Vogler (FH), 8500 Nürnberg
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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Description

  • Beschreibung
  • Die Erfindung betrifft das komplette Abgassystem von Brennkraftmaschinen.
  • Sie befaßt sich nicht nur mit einzelnen Fragestellungen, wie der beste Leistungsabstimmung eines Motors mittels der Abgasanlage, ihrer sclalldämpfenden Funktion oder einem in sie integrierten Konstruktionszusammenhang zur Lösung der Schadstoffbeseitigung. Die technische Aufgabenstellung besteht vielmehr darin, aus den dem Fachmann bekannten Regeln der Leistungsabstimmung und Schalldämpfung zusammen mit wesentlich neuen Gesichtspunkten der Abgasreinigung eine Konstruktionseinheit wirtschaftlicher und kompakter Art zu schaffen, welche die Gesamtheit dieser bekanntlich einander widersprechenden und schwer harmonisierbaren Regelsysteme zu einer technologischen Einheit zusammenfügt. Die Leistungsabstimmung eines Motors, um ein allgemeinverständliches Beispiel zu geben, bedarf zur Erzielung bestimmter Drehmomente im wichtigen unteren Drehzahlbereich einfach unumgänglich bestimmter Rohrlängen. Wer erst am Ende einer solchen Rohrlänge und dort angesetzter Entspannungsvolumen die Abstimmung eines Reaktors beginnen wollte, könnte schon aus thermischen Gründen das Ziel, ohne Verbrauchserhöhung eine Nachverbrennung der Schadstoffe ::u bewerkstelligen, niemals erreichen, da das Motorabgas in dieser Position bereits zuviel Wärme verloren hat. Es müßte also zusätzliche Energie zugeführt werden. Wer wiederumdirekt am Motorauslaß Brennräume unterbringt wie das in der Vergangenheit vielfach versucht wurde, wird in vnrschiedenen Richtungen dem Motor schaden : seinem Dauerverhalten, seines Leistung abgabe. Der hier vorgelegte Konstruktionszusammenhang ermöglicht es, sowphl den Regeln bester Leistungsauslegung der Motoren zu folgen wie der Notwendigkeit, durch ein ständig unmittelbares und unvermindertes "Incycling von Motor-Brennraum-Wärme" in die Nachbrennkammer eine für den Endausbrand der Schadstoffe des Abgases zugleich optimale Vorbedingung zu verwirklichen. Im Anspruch 1 ist mit drei Merkmalen dieser über.
  • ordnete Gesichtspunkt, unter dem die verschiedenen Konstruktionsmaßnahmen der insgesamt 24 Ansprüche stehen, zusammenfassend bezeichnet worden.
  • Durch die Systematik eines Voreil- und Nachlaufverfahrens der Medien, die dem Brennvorgang zugeführt werden, gelingt es, konstruktiv auch jene Rohrlängen und Entspannungsräume zu realisieren, derer beste Leistungsabstimmungen bei Brennkraftmaschinen bedürfen. Da die Frage der besten effektiven Wirkungsgrade eines motorischen Antriebselementes zugleich für seine verbrauchsgünstigste Auslegung entscheidend ist, gelingt damit zugleich die Zusammenfassung der heute entscheidenden Aspekte einer Notorenauslegung.
  • Die insgesamt unter dem Gesichtspunkt des Anspruches 1 zu betrachtenden folgenden 23 Unteransprüche behandeln in Problemgruppen die zu lösenden Fragenkreise. Die Abgasanlage wird auch bei Mehrzylindermotoren direkt anstelle des bisherigen "Sammelrohrs" an den Motorauslässen angeschlossen. Sie ist aus dünnwandigem Chromstahlblech und Aluminium gefertigt.
  • Zwölf Figuren erläutern sie im Zusammenhang mit den Ansprüchen. Figur 1 zeigt vier Flansche, mit denen der Anschluß am Motor vorgenommen wird. Die im Schnitt sichtbaren Rohrleitungen (14 und 15) sind sehr kurz gehalten, in Figur 2 sind sie bereits länger als übliche Sammelrohr-Zulaufleitungen, und Figur 6 zeigt hierzu die Umrißzeichnung. Wer in diesem Zusammenhang Anspruch 18 zur Kenntnis nimmt, bemerkt, daß in dieser Kompaktanlage sogar noch erheblich längere Rohrleitungssysteme unterbringbar sind. Die Schemazeichnungen 7 u.10 weisen darauf hin. Nicht anders ist es mit den Entspannungsräumen, die je nach Aufgabenstellung in jenem Zusammenhang realisiert werden können, der erforderlich ist. Figur 1 zeigt das strömungstechnische Umwandlungssystem mit den Leitungen 101 und 102, deren Mündungen am Motorauslaß liegen und durch welche in der Brennkammer (321) im Zündzonenbereich (11) ein Heißgasimpulsfeld aufgebaut wird (vgl.Anspruch 3). Hier entsteht ab Kaltstart eine Brennzone hohen Temperaturniveaus mit ständigem Incycling von Motor- und Nachbrennerwärme Das nachverbrannte Abgas steht im Wärmetausch mit dem zulaufenden Rohgas ( = thermisches Recycling). Aus dem Luftzubringerrohr (18), das an ein einheitlich mit dem Motor arbeitendes Luftkammer-System anschließbar ist, erfolgt die Injektion von Zusatzluft durch die diskontinuierlich "pumpenden" Abgasquanten, welche im Luftrohr einmünden und dem Brennfeld (321) das richtig dosierte Gemenge Abgas/Zusatzluft zuführen. Einer Luftpumpe mechanischer Art bedarf es nicht. Außen um dieses Heißgasimpulsfeld des Raumes 321 läuft ein weiteres Gemenge Abgas/Zusatzluft über die Ringräume 16 und 182 zuo Die Figuren 1 und 2 betreffen Mehrzylindermotoren, wobei der Nachbrenner eine Flachbrennkonstruktion aufweist - im Unterschiede zu Fig.3,diefür Einzylinder-Industriemotoren vorgesehen ist; in ihr ist ein besonderes Funkensprung-System dargestellt, das im Kreuzstrombereich der quer ineinanderlaufenden Heißgasströme liegt. Die Figur 4 zeigt als Besonderheit einen Zugstreckenregler (306), der mit jenen Elementen des Motors verbunden ist, die dessen Füllungsgrad bestimmen. Die Figur 5 enthält (im Zusammenhang mit Figur 6) eine Kompaktbauweise in zylindrischer Form mit einer Umkehrströmungsbrennkammer, welche in besonders hochgradi ger Weise durch den Wärmetausch zwischen dem Raum 30/34 und der Abgas zur laufstrecke 18 das Recycling von Nachbrennerwärme in den Brennvorgang bewirkt. Die Figuren 7 u. 10 zeigen, in welcher Weise größere Rohrlängen bei Flachbrennerbauweise erzielbar sind (Ansprüche 14 und 18). Die Figuren 11 und 12 zeigen Konstruktionen der finalen Auslaßstrecke der Abgasanlage.
  • Hier wird überwiegend Aluminium verwendet. Die Figur 11 zeigt ein huslaßsystem, das vorwiegend bei Indutriemotoren verwendet wird, die Figur 12 eines der Bauelemente, wie sie bei Kraftwagen mehrfach zur Anwendung gelangen (vgl.Anspruch 19). Die sehr wirtschaftliche Gesamtanlage beseitigt praktisch das Korrosionsproblem, das bekannterweise im Mittel von etwa 50.000 Fahrkilometern zum Ersatz verrosteter Anlagen zwingt. Bisherige Dauerversuche haben bereits Laboratoriumsergebnisse erzielt-, die eine Dauerstandfestigkeit des Aluminiums bis ca. 240.000 km errechnen In rein verbrennungstechnischer-Rinsicht enthält die Brennkammerkonstruktion gegenüber dem Entwicklungsstand, wie er sich in der OS 30 12 504 darstellt, weitere Verbesserungen. Der als hochturbulentes Heißgas-Impulsfeld ausgelegte Brennkammerkern macht mehrstufige Anordnungen verzichtbar.
  • Die mit einem Feinlochsystem versehene Reflektionszwischenwand (Anspruch 2) trennt Beschickungszone und Entflammungszone im Unterschiede zu früheren Ausführungsformen der Umkehrströmungsbrennkammer. Gegenüber den Sch?-mazeichnungen läßt sich in Kompaktanlagen der praktischen Ausführun2 noch unter den Toleranzen der verschiedenartigen Aufgabenstellungen manches räumlich "zusammenraffen". Es können extrem kurze Leitungswege für die vorauseilenden Gasmengen realisiert werden (101 und 102 in Fig.1 bzw. 10 und 11 in Figur 5), die Einlaßöffnungen dieser Rohre können unter gleichzeitiger Durchdringung der Anschlußflansche ganz nahe an die Auslaßventile gerückt werden, es können (insbesondere bei bestimmten Arten vo Dieselmotoren) sowohl diese Rohrflächen (wie auch die Umkehrwandung 21) elektrisch beheizt oder beschichtet werden - es sind dies teils bekannte Maßnahmen, die in verschiedensten-Zusammenhängen immer wieder zur Anwendung gelangen (z.B. neuerdings in Deutscher Offenlegungsschrift Nr. 3018277).
  • Außerdem ist es möglich, die großflächigen Lochfelder des Brennraums (322 in Figur 1 oder 50 in Figur 2) durch ein mindestens dreilagiges sog. Tres sengewebe zu ersetzen, um Rußpartikeln hierdurch zum Endausbrand eine grös sere Verweilzeit zu verschaffen. Der Zusatzluft-Einlaufweg kann durch Einsatz von Aluminiumprofilen, die zugleich Leitungen enthalten, in denen nachverbranntes Abgas durchläuft, thermisch optimiert werden (Recycling-Wärme). Mötlich sind auch bei Mehrzylindermotoren verschiedene Kombinationen mit dem Crfindungsgedanken etwa in der Art, z.B. in einer Konstruktion gemäß Fig. 4 nur bei einem Motorauslaß einen Heißgas-Vorlauf (dort : 10 in 14) anzuordnen und die anderen Motorauslaßrohre einfach in den Raum 15 mün den zu lassen. In der Figur 9 ist das dargestellt. Die aus dem Raum 15 in das Thermrohr 16 führenden Rohre 9 werden je nach den Gesichtspunkten der Leistungsabstimmung des Motors etwa auf einen Durchflußwert ausgelegt welcher der Summe der Rohre 141 und 142 entspricht. Die einseitige Anordnung eines Strahlrohres mit höherer Strömungsenergie bewirkt im Thermrohr eine Drallströmung, welche die Mischung fördert. Die in Figur 9 dargestellte Konstruktion ist außerordentlich preiswert herstellbar und hat gleichzeitig eine optimale Schalldämpfungswirkung. In der Kombination mit dem Aluminium-Schlußteil gemäß Figur 11 ist die Senkung der Austritts geschwindigkeit bemerkenswert und es fällt das lästige "Anblasen" vorbeigehender Personen bei insbesondere innerräumlich genutzten Industriemotoren weg, Die traditionelle Umkehrströmungsbrennkammer (vgl.hier Figuren 3 und 5) zeichnet sich durch große Wärmetauschflächen zwischen auslaufendem Nachbrennerabgas und zulaufendem Rohgas aus (thermisches Recycling;vgl. in Fig.5 den Wärmetausch zwischen den Räumen 30/34 einerseits und 16/161/162 atidererseits). Die bei großen Gasmengen vorteilhafte Flachbrennerkonstruktion gab prinzipiell hierfür geringere räumliche Möglichkeiten. Aus diesem Grunde wurde in Figur 4 vom Nachbrenner-Folgeraum 30 her noch ein Ringraum 34 angeordnet, in welchem Nachbrennerwärme im Tausch zum Thermrohr 16 steht. In der Kraftwagen-Kompaktanlage gemäß Figur 10 gelang es, diesen Gesichtspunkt ähnlich optimal zur Wirkung zu bringens wenn in Änderung gegenüber der Konstruktion gemäß Figur 1 der den Nachbrennraum 322 umgebende Ringraum 34 nicht als Nachbrenner-Auslaßstrecke verwendet wird (wie gemäß Fig.1 und 2), sondern als Rohgas-Zulaufstrecke.
  • Es wird also der in Figur 1 als leistungsbildender Abgas-Entspannungsraum ausgelegte Raum 140 "umfunktioniert" als direkter Nachbrenner-Folgeraum, nunmehr in Figur 10 mit der Ziffer 30 bezeichnet. Es hängt von Gesichtspunkten der Leistungsabstimmung des Motors ab, welcher Weg gewählt wird.
  • Auch in Figur 1 sind hervorragende Leistungskurven erreichbar, wenn die Heißgasrohre (1o1, 102) größer dimensioniert werden, was Länge und Vorlaufmenge angeht0 In Figur 10 ist indessen das thermische Recycling von Nachbrennerwärme immer besser : ihre Übertragung erfolgt sehr ausdrücklich auf den Rohgaszulaufweg (34) mit den sehr großen ärmetauschflächen 3221 und 142 , auf die Heißgas-Zulaufrohre 101 ff., auf die in den Leitung gen 331 und 16 nacheilende Rohgasmenge und auf die beiden Zusatzlufteinzugwege (Weg 1 : 412/18; Weg 2 : 12/411). Die Kompaktanlage gelangt ab Kaltstart sehr schnell in einen thermischen Beharrungazustand hohen Niveauso Wird die in ihr sehr schnell verfügbare Wärme auch in geeigneter Weise auf die Ansaugseite Motor übertragen(Saugrohrbeheizung und Warmluft ist eine Verkürzung der Kaltstartzeitspanne möglich.
  • Die in Figur 10 vorhandene Gliederung des Zusatzluftzulaufweges in zBvei welle (:nC.prectlend der Struktur des Uohgaszulaufs eröffnet dem abstimenden Ingenieur neben der bereits beschriebenen besten Abstimmung der Drehmomente zugleich besondere Möglichkeiten für ein service-gerechtes Regelsystem in Bezug auf die Abgasqualität. Am Lufteinzugweg 412 läßt sich die beste Leerlaufeinstellung leicht einregeln. leber das Regelorgan an der Zulauföffnung 411 (Heißgas-Impulsweg), das mit dem Gashebel gekoppelt ist, ergibt sich in Richtung Vollastbeschickung eine unverzögerte Mitlieferung der Zusatzluft. Ist der Motor im Teillastbereich sowieso sehr mager eingestellt, kann dies über 412/18 noch gesteigert werden. Ein von dort ausgehender Heißluftdurchsatz, der, von den Lochungen 461 ausgehend, das Heißgas-Impulsfeld der Zuläufe 462 ständig als vergleichmäsigte Zulaufzone umgibt, bietet bei plötzlichem Gasgeben einem reicheren Gemisch des Motors sogar sofort Luftüberschüsse an. Diese vielen Abstimmungsmöglichkeiten haben den ökologischen Vorteil, daß diese Anlage es erlaubt, auch den gesamten Gebrauchtwagenmarkt schrittweise auszurüsten.
  • Die Figuren sind Schemazeichnungen. Sie dienen nur der Erläuterung der Ansprüche und der Beschreibung. Für Dimensionierungen, etwa das engenverhältnis zwischen Abgasvorlauf und Abgasnachlauf, geben sie keinen Hinweis.

Claims (24)

  1. Bezeichnung der Anmeldung: Synchron-Reaktor Patentansprüche Abgassystem für Brennkraftmaschinen mit den Funktionen der Schalldämpfung und Abgasreinigung und der gleichzeitigen Abstimmungsmöglich keit der Anlage als Mitbestimmungselement der Motcrleistung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgaseinlaufzone auslegungsvariable Bauelemente aufweist, die als Durchlaufzonen des Abgases ohne Zusatzluftbeschickung und hierdurch flammenfrei sind, bestehend aus Zulaufrohren und Entspannungsraum, daß der Abgaseinlaufzone die Beschickungsgruppe eines mit Zündelement versehenen thermischen Reaktors folgt, der in Bezug auf die Temperatur des zulaufenden Abgases und seine diskontinuierliche Druckwellencharakteristik als Heißgasimpulsfeld mit äußerster Teilstromstruktur versehen ist (321 in Fig.1) und darin eine weitgehend gleiche Charakteristik im Bereich seines Brennkammerkerns aufweist, wie sie in unmittelbarer Anschlußzone an dem oder den Motorauslässen bei allen Betriebszuständen in Bezug auf Thermik, Pulscharakteristik und relativ unverzögerte Beschickung dort gegeben ist, ~~ daß die in den beiden ersten Merkmalen bezeichneten an sich gegensätzlichen Charakteristiken erzielt werden durch die Systematik einer etwa ab Motorauslaß angeordneten Strömungsaufteilung,-die sich auch bei Mehrzylindermotoren auf jeden einzelnen Abgasausschub (im folgenden genannt Abgasquant) bezieht und in das Beschickungssystem des Reaktors eine je Abstimmungsfall dimensionierte vorauseilende Abgasmenge einbringt, bei deren Zuführungsweg mögliche Wärmeverluste und ähnliche Minderungen ihrer Einlaufcharakteristik durch zusätzliche Maßnahmen behoben werden.
  2. 2. Abgassystem gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor in der weiterentwickelten Form der Umkehrströmungsbrennkammer mit einer Reflektionszwischenwand (46) ausgeführt ist, die zwischen den Schwingungsreflektionswänden stromaufwärtiger (189) und stromabwärtiger (21) Position gelegen ist und durch deren Lochfeld der Brenngas-Zulauf vor sich geht.
  3. 3. Abgassystem'gemäß einem. der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß durch die Form der Reflektionszwischenwand (vgl.Fig.3) die Teilströme des Heißgasimpulsfeldes (321) quer ineinander gerichtet sind, sodaß vielfältigste Kreuzstromturbulenz erzielt wird, in deren Kernfeld einfacher oder mehrfacher Funkensprung vorgesehen ist0 4.
  4. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Funkensprung auf eine ringartige Massenelektrode (112) stattfindet, die entweder von einer isolierten positiven Elektrode durchdrungen wird (Fig.1) oder deren Spitze von außen her auf sie gerichtet ist(Fig.
  5. R) 5 Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß durch mehrfachen Funkensprung (Fig.3) durch Mehrfachbeaufschlagung einer ringartigen Massenelektrbde, durch deren zylinderartige Erweiterung oder auf sonstige Weise eine durch Funkendurchsatz höherer Zündspannung, als sie in Motorbrennräumen üblich ist, offene oder umgrenzte Raumzone innerhalb des Kreuzstromfeldbereichs geschaffen wird0 6.
  6. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Nachbrenner-Zündsystem elektronisch mit einer Nacheilung gegenüber der Ingangsetzung der Brennkraftmaschine gesteuert wird, wobei bei Ottomotoren die Nacheilung in Abhängigkeit von der Zündimpulsfolge des Motors entsprechend bei etwa 600 U/min Motordrehzahl einsetzt.
  7. 70 Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzluft in-bekannter Weise mittels Injektor, Gebläse oder Injektor mit Gebläsevordruck ein- oder mehrstufig zugebracht wieoc.
  8. 8. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzubringung innerhalb eines bei Umkehrströmungsbrennkammern bekannten Thermrohres eineLufteinlaufstrecke aufweist, die entweder (Fig.1) innerhalb des Thermrohres (16) als innere Zulaufstrecke (18) angeordnet ist oder (Fig.4) für Abgas und Zusatzluft eine gemeinsame Zulaufstrecke bildet.
  9. 9. Abgassystem gemäß vorigem Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß bei Bildung der Luftzulaufstrecke innerhalb eines Thermrohres (Figuren 1, 2, 3 und 5) auch am äußeren Rand der Luftstrecke (vgl.Fig.5 : 183) Luftejektion infolge des außen vorbeiströmenden Abgases stattfindet (aus 182).
  10. 10. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß im Falle des vorigen Anspruches in der Luftstrecke ein Hilfsrohr (105) angeordnet ist, das stromabwärts entweder offen ist (Fig2) oder mit oder ohne konische Erweiterung (1052) direkt in das Lochfeld der Reflektionszwischenwand (Fig.1: 46) mündet und für das durchlaufende Abgas/Luft-Gemenge die Trennung des Heißgasimpuls-Zulauf es bis Brennkammereintritt unverdünnt durch den äußeren Zulaufweg der geringen Gas- und Luftgeschwindigkeit aufrechterhält.
  11. 11. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Flammenfluß innerhalb der Nachbrennkammer (vgl.Fig.4 : 32) bezogen auf Dichte und Endausbrandkürze durch eine zweistufige Zugstrecke bestimmt wird, deren erste Stufe mit großem Durchflußquerschnitt unmittelbar ab Brennraum-Austritt (in Fig.4 : Zone 48/47) bis zum Übergang in eine demgegenüber querschnittskleinere langgestreckte finale Zugstrecke (38) reicht.
  12. 12. Abgassystem gemäß vorigem Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß die Definition des querschnittssprunges entweder einmalig oder ständig bezogen auf die einzelnen Motorbetriebszustände durch ein Stellglied (306 in Fig.
    4) erfolgt, das sich in einem mehr oder minder großen Vorraum vor der Eintrittsöffnung der finalen Zugstrecke (38) befindet (Fig.3,4 und 5).
  13. 13. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß Zugregler (306) und stromaufwärtige Schwingungsreflektionswand des Thermrohres (189 in Fig.1) als variable Stellglieder mit Stellgliedern des Motors verbunden sind, die auf dessen Füllungsgrad und Drehzahl und sonstige Steuerfakten von Einfluß sind.
  14. 140 Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die gemäß Anspruch 2 als Umkehrströmungsbrennkammer mit Reflektionszwischenwand bezeichnete Brennkammerkonstruktion (vgl. als Beispiel Fig.3) anstelle eines Gegenstromrücklaufs ( aus Raum 32 in 30 nach Umkehr an Wand 21) in eine im Strömungsverlauf zentrifugale Flachbrennerform übergeht (vgl.Figo4), die am Umfang durch einen ein- oder mehrfachen Gegenwand-Richtungswechsel mittels Leitelementen (in Fig.4 : von 49 auf 48, durch 47 auf 21 usw.) ohne Widerstandserhöhung Konstruktionsgruppen aufweist, welche die direkte Wärme-Abstrahlung hindern.
  15. 15. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die (klassische) leistungsbildende Auslegung von Motorauslaß-Folgeräumen, welche je Motorauslaß bekannte Querschnitts- und Längendimensionierungen in Bezug auf die verschiedenen Motorenarten und Spülsysteme aufweist, im Zusammenhang mit einer auch schalldämpfenden und abgasreinigenden Anlage, die aus Gründen äußerster Verbrauchssenkung im Brennkammerkern ein ständiges Incycling von Motorwärme bezogen auf alle Betriebszustände voraus setzt, in der Weise erfolgt, daß im Rahmen des in Anspruch 1 (Merkmal 3) beschriebenen strömungstechnischen Umwandlungssystems alle Leitungen des vorauseilenden Abgasweges an ihren Außenflächen von der demgegenüber nacheilenden Abgasmenge in überwiegendem Umfang bespült werden und diese Umgebungsräume (z.B. 140 in Fig.1) entweder nach außen (zur freien Atmosphäre) isoliert sind (400 in Fig.1 und 2) oder im Wärmetausch zu abfließendem Nachbrennerabgas (thermisches Recycling) stehen (mg.4 u.5 Thermrohr 16 und Ringraum 14 im Wärmetausch zu Nachbrenner-Folgeraum 34) oder durch eine Verbindung beider Maßnahmen geeignete thermische Beharrungszustände erzielen (400 und 142 in Fig.2).
  16. 16. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei Einzylindermotoren, bei denen nur ein Abgas-Zulaufrohr motorseitig gegeben ist, wechselseitiger Pumpeffekt durch zwei Injektor-Strahlrohre dadurch erzielt wird, daß (vgl.Fig. 4) ein Strahlrohr (10) mit hoher Strömungsenergie kurzzeitig Abgasquanten ausstößt, während mindestens ein anderes (9) infolge Beschickung über einen Entspannungsraum zeitlich versetzt, dafür aber langzeitiger, Abgasquanten liefert, die der Luftinjektion (aus 4t1) dienen.
  17. 17. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrzylindermotoren (vgl.Figuren 1 und 5) die Austrittsöffnungen aller Strahlrohre des Heißimpulsweges (101 und 102 in Fig.1; 1o und 11 in Fig.5) im stromabwärtigen Teil der Lufteinzugsstrecken (18 bzw. 1051) Richtung Beschickungsstrecke (46) angeordnet sind.
  18. 18. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß bei Flachbrennerausführung gemäß Anspruch 14 am Umfang des Brenners (vgl.Fig.1) langgestreckte Leistungsrohrleitungen zur Bildung guter Drehmomente im Wärmetauschverhältnis zur Nachverbrennung gebildet werden, die entweder als Nachbrennerauslaufstrecken dienen (wie 34/36 in Fig1;Detailzeichnung in Fig.?) oder als Sammelrohr ab Motorauslässen mit Einmündung in die Beschickungsstrecke des Nachbrenners, wobei Thermrohr und Nachbrennraum alsdann als leistungsbildende Entspannungsräume ausgelegt werden (vgl.Figur 10).
  19. 19. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt des nachverbrannten Abgases über ein finales Austrittssystem erfolgt, das den Übertritt der Abgasmenge in Leitungsbündel vorsieht, die innerhalb der Doppelwandungen eines Aluminium-Hohlprofils angeordnet sind (vgl. Figuren 11 und 12).
  20. 20. Abgassystem gemäß Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß die kann struktion gemäß Figur 12 in mindestens -einfacher Nacheinanderscnaltung doppelwandiger Aluminiumhohlprofile erfolgt, deren innere wçandung einen ungegliederten Hohlraum (382) aufweist, der jeweils stromabwärts durch ein Blechteil aus Chromstahl oder auf sonstige Weise verschlossen ist (387) und zwischen deren innerer und äußerer wandung Rippen den Ringraum in Teilstromkanäle (383) aufgliedern, nach einem Zulaufrohr (38) versehen mit je einem Schaltelement, das den Gasstrom auf folgende Weise mittels einer Lochblechanordnung (385) und einem sie umgebenden Ringraum (386) vor dem stromaufwärtigen Ende jedes Aluminiumprofils, in dessen Hohlraum (382) das Zulaufrohr (382) offen hineinragt, auf folgende Weise umlenkt : aus dem Rohr (38), das mit dem Hohlraum (382) einen stromabwärts geschlossenen Resonator bildet, durch das Lochfeld Übertritt in den Ringraum (386) und von dort in das Teilstrombündel (383), danach entweder (über Prallwand 388 und Lochfeld) wieder in ein solches Rohr (38)mit geschlossenem Aluminium-Resonator (382) und erneut Übertritt auf gleiche Art in die Teilströme (383), die ins Freie münden.
  21. 21. Abgassystem gemäß Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß ein Zulaufrohr (38 in Figur 11), das geringeren Durchmesser hat als der umgebende Aluminium-Hohlraum (382) und zum Teil in ihn hineinragt, auf eine als Umlenkorgan in die Teilströme (383) geformte Prallwand auftrifft und mit durch den Ringraum (381) injezierter Luft ein Abgas/Luft-Gemenge durch das Teilstrombündel (383) der freien Atmosphäre zuführt.
  22. 22. Abgassystem gemäß einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß in der durch die Reflektionr;zwinchenwand (Figur 10) gebildeten Beschickungsfläche der Nachbrennkammer zwei von einander getrennte Rohgas-Teilstromgruppen gebildet werden mit ebenfalls gesonderten Zulaufstrecken von Zusatzluft, wobei je eine (461 oder 462) mit Gebläsevordruck betrieben werden kann und mindestens eine in Abhängigkeit von dem Steuerorgan der Brennkraftmaschine steht, das den Füllungsgrad regelt.
  23. 23. Abgassystem gemäß vorigem Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionszwischenwand (462/461 in Fig.10) bis zur Umkehrwandung (21) verlängert wird und in dieser Fläche mit Lochungen versehen ist, die grös ser sind als die Lochungen, durch welche das Heißgasimpulsfeld beschickt wird (größer als 462)o
  24. 24. Abgassystem Remirl; inonz der voriiin Ivnpriiche dadurch gekennzeichnet, darin bei Mehrzylindermotoren bgnv or- und Nachlauf durch Jegstreckenverschiedenheit zwischen den verschiedenen Zulaufwegen der Abgasausschübe erzielt wird (Figo8 : gegenüber Lochfeld 46 sind 141 u.143 Vorlauf).
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DE3613673A1 (de) * 1985-09-12 1987-03-19 Leistritz Hans Karl Als kolbenmotor (hub- oder rotationskolben) ausgefuehrte brennkraftmaschine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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