DE3402810A1 - METHOD AND DEVICE FOR REMOVING CONDENSATE FROM THE EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR REMOVING CONDENSATE FROM THE EXHAUST SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINEInfo
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Description
"«Ο-Λ/83"« Ο-Λ / 83
Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung von Kondensat aus der Auspuffanlage einesMethod and device for removing condensate from the exhaust system of a
VerbrennungsmotorsInternal combustion engine
Die Erfindung bezieht sich auf ein insbesondere für Kraftfahrzeuge vorgesehenes Verfahren und auf entsprechende Vorrichtungen sur Beseitigung von Kondensat aus der Auspuffanlage eines Verbrennungsmotors„The invention relates to a method provided in particular for motor vehicles and to corresponding methods Devices for removing condensate from the exhaust system of an internal combustion engine "
Bekanntlich wird die Lebensdauer der Auspuffanlage eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, abgesehen von der mechanischen Beanspruchung und von Beschädigungen;, sehr wesentlich durch die Korrosion und Insbesondere durch die auf die Bildung von Kondenswasser zurückzuführende Innere Korrosion bestimmt..As is known, the life of the exhaust system of an internal combustion engine for motor vehicles, apart from the mechanical stress and damage ;, very mainly due to the corrosion and in particular due to the formation of condensation water Internal corrosion determined.
In diesem Zusammenhang Ist vor allem zwischen der Inneren und der äußeren Korrosion zu unterscheiden» Die äußere Korrosion xtflrd durch die von außen auf die Auspuffanlage einwirkenden verschiedenen Agenzien verursacht, unter denen in besonderer Weise auf die chemischen Verbindungen (das sogen „ "Salz") hinzuweisen XSt5, die zur Vermeidung der Eisbildung auf die Straßen ge»In this context, a distinction must be made between internal and external corrosion. External corrosion xtflrd caused by the various agents acting on the exhaust system from the outside, including the chemical compounds (the so-called "salt") XSt 5 , which are put on the streets to prevent ice formation.
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streut werden. Die innere Korrosion wird hauptsächlich durch Hitze hervorgerufen, wobei die Korrosion durch chemische und thermische Agenzien in den Auspuffgasen verursacht wird, die vorwiegend im ersten Rohrabschnitt der Auspuffanlage hinter dem Auspuffkrümmer, d.h. der AbgasSammelleitung, in dem ersten Schalldämpfer und in dem Zwischenrohr der Auspuffanlage auftritt und' die durch die Abkühlung und die darauf folgende Kondensat-Bildung verursacht wird, die in erster Linie in dem mittleren Teil der Auspuffanlage, dem hinteren Schalldämpfer und dem Endrohr, in Erscheinung tritt.be scattered. Internal corrosion is mainly caused by heat, with corrosion being caused by chemical and thermal agents are caused in the exhaust gases, predominantly in the first pipe section the exhaust system behind the exhaust manifold, i.e. the exhaust manifold, in the first silencer and in the intermediate pipe of the exhaust system occurs and 'the caused by the cooling and the subsequent condensate formation, which is primarily in the middle part of the exhaust system, the rear silencer and the tailpipe.
Es ist Aufgabe der Erfindung die zuletzt beschriebene Erscheinung, d.h. die Korrosion infolge der Kondensatbildung bei der Abkühlung, zu beseitigen oder erheblich zu verringern.It is the object of the invention to the phenomenon described last, i.e. the corrosion due to the formation of condensate when cooling, eliminate or significantly reduce.
Zur Lösung des beschriebenen Problems könnte ein Ablaßventil für das Kondensat angebracht werden. In den am tiefsten liegenden Teilen der Auspuffanlage müßten hierzu Ventile angeordnet werden, die zwar den Durchtritt von Flüssigkeit, nicht jedoch von Luft oder Gas gestatten. Eine solche Maßnahme, die theoretisch möglich wäre, besitzt allerdings den Nachteil, daß sich solche Ventile nach kurzer Zeit zusetzen würden, und zwar einerseits wegen der in der auszutragenden Flüssigkeit enthaltenen Partikel und der korrosiven Bestandteile und andererseits infolge der äußeren Agenzien, denen sie ausgesetzt wären.To solve the problem described, a drain valve for the condensate could be attached. In the am deepest lying parts of the exhaust system would have to be arranged for this purpose valves, although the passage of liquid, but not of air or gas. Such a measure, which would theoretically be possible, however, has the disadvantage that such valves would clog after a short time, on the one hand because of the particles contained in the liquid to be discharged and the corrosive components and on the other hand due to the external agents to which they would be exposed.
Es hat sich nun gezeigt, daß sich die geschilderten Nachteile vermeiden lassen und daß die vorgenannte Auf-It has now been shown that the disadvantages described can be avoided and that the aforementioned structure
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gäbe in überraschend einfacher und technisch fortschrittlicher Weise durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst werden kanns indem ein örtlicher Unterdruck erzeugt wird, durch den das Kondensat angesaugt und in das die Auspuffanlage durchströmenden Medium eingebracht wird j so daß das Kondensat mit dem ausströmenden Medium aus der Auspuffanlage ausgetragen wird.would be solved in a surprisingly simple and technically advanced manner by a method of the type mentioned s by creating a local negative pressure through which the condensate is sucked in and into the medium flowing through the exhaust system j so that the condensate is discharged with the outflowing medium the exhaust system is discharged.
Der durch die Erfindung vorgeschlagene Lösungsweg basiert auf der Beobachtungs daß stets ein erhebliches Temperaturgefälle zwischen der Verbrennungskammer des Motors und dem Auslaß der Abgase aus der Auspuffanlage besteht und daß sich daher das Wasser, das sich in den aus dem Verbrennungsmotor ausströmenden Gasen befindet, in der Auspuffanlage absetzen mußs und zwar besonders dorty wo hierzu die günstigsten Bedingungen gegeben sind, d.h. im Schal!dämpfer„The proposed by the invention approach is based on the observation s that there is always a substantial temperature gradient between the combustion chamber of the engine and the outlet of exhaust gases from the exhaust system and in that, therefore, the water contained in the effluent from the combustion engine gases, in which must settle exhaust system s and indeed particularly dorty where this most favorable conditions are met, ie the scarf! damper "
Die Beseitigung dieser Flüssigkeit,, in der HCl9 H?SO/ und ΝΗΔ(ΟΗ) enthalten sind und die pH=Werte von rund 4 oder auch noch geringer aufweist, die also deutlich sauer und daher sehr korrosiv ist, war bisher stets schwierig und wurde sogar noch schwieriger bei niedriger Drehzahl„The elimination of this liquid, in the HCl 9 H ? SO / and ΝΗ Δ (ΟΗ) are contained and the pH = values of around 4 or even lower, which is clearly acidic and therefore very corrosive, has always been difficult up to now and became even more difficult at low speed "
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung xtfird der Unterdruck zum Ansaugen und Austragen des Kondensats durch eine Verengung oder Einschnürung im Auspuffleitungssystem erzeugt und der Ort,, an dem sich das Kondensat sammelts mit der Verengung bzw. Einschnürung über einen besonderen Weg9 cLh» über ein Verbindungsröhrchenj, einen Kanal oder dergleichen, verbunden.According to an advantageous embodiment of the invention, the negative pressure for sucking in and discharging the condensate is generated by a constriction or constriction in the exhaust line system and the place at which the condensate collects s with the constriction or constriction via a special path 9 cLh »via a Connecting tube, a channel or the like.
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Des weiteren ist es oft vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß das Auspuffrohr derart angeordnet und mit dem Ort, an dem sich das Kondensat sammelt, verbunden wird, daß das Kondensat auch ohne eine besondere Verengung von den ausströmenden Medien aufgenommen, d.h. aufgesaugt und ausgetragen wird.Furthermore, it is often advantageous if according to the invention the exhaust pipe is so arranged and connected to the place where the condensate collects that the condensate is absorbed by the outflowing media without a particular constriction, i.e. sucked up and is carried out.
Mehrere besonders vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind in den beigefügten Unteransprüchen beschrieben.Several particularly advantageous devices for performing the method according to the invention are in the attached subclaims.
Erfindungsgemäß wird also unter Einsatz des z.B. für Vergaser bewährten Prinzips des Venturirohrs im Austritts- oder im Eintrittsrohr des Schalldämpfers eine Verengung ausgebildet, wodurch eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der durch die Auspuffanlage strömenden Medien erreicht und ein Druckgefälle zum Aufsaugen und Austragen des Kondenswasser erzeugt wird. Durch Verbinden des Venturirohrs mit Hilfe eines Röhrchens oder dergleichen mit dem Ort, an dem sich das Kondensat sammelt, wird das Kondensat angesaugt und in den Strom des aus der Auspuffanlage ausströmenden Mediums eingebracht. According to the invention, using the principle of the Venturi tube in the outlet, which has been tried and tested for carburettors, for example or a constriction is formed in the inlet pipe of the muffler, causing a change in the flow velocity of the media flowing through the exhaust system and a pressure gradient for suction and discharging the condensation water is generated. By connecting the venturi with the help of a tube or the like with the place where the condensate collects, the condensate is sucked in and into the stream of the medium flowing out of the exhaust system.
In der Praxis kann die Vorrichtung je nach Typ der Auspuffanlage verschiedene Gestalt annehmen.In practice, the device can take different forms depending on the type of exhaust system.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Abbildungen hervor.Further features, advantages and possible uses of the invention will become apparent from the following description of some Embodiments of the invention based on the accompanying figures.
■■*■■ *
Es zeigenShow it
Fig» 1 in schematischer Darstellung das Funktionsprinsip eines Venturirohrs9 1 shows the functional principle of a Venturi tube 9 in a schematic representation
Fig« 2 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung der erfxndungsgemaßen Art an einem an der Einlaßseite nach unten geneigten Schalldämpfer,Fig. 2 shows a schematic representation of a device of the type according to the invention on one of the Inlet side downward sloping silencer,
Figo 3 In gleicher Darstellung wie Figo 2 die Anbringung der erfindungsgemaßen Vorrichtung an einen waagrechten Schalldämpfer,Figo 3 In the same representation as Figo 2, the attachment of the device according to the invention to a horizontal silencer,
Fig.. 4 in gleicher Darstellung wie Fig» 2 oder 3 die Anbringung der erfindungsgemaßen Vorrichtung an einen zum Auslaß hin nach unten geneigten Schalldämpfer,Fig. 4 in the same representation as Fig »2 or 3 the Attachment of the device according to the invention to an inclined downwards towards the outlet Silencer,
FIg= 5 ein Diagramm, das die Unterdruckwirkung veranschaulichts die durch ein am hinteren Schalldämpfer einer Auspuffanlage angebrachtes Venturirohr erzielt wird,, wobei die Verhältnisse beim Gasgeben und Gaswegnehmen eines leerlaufenden Motors gezeigt sind.FIg = 5 is a diagram that illustrates the negative pressure effect s achieved by a venturi tube attached to the rear muffler of an exhaust system, the relationships being shown when accelerating and releasing an idling engine.
Fig» 6 ein Diagramm entsprechend der Darstellung in Fig. 5s wobei jedoch der Motor Im dritten Gang mit Vollgas bei Teillast betrieben wurde,6 shows a diagram corresponding to the illustration in FIG. 5s, but with the engine in third gear was operated at full throttle at part load,
Fig« 7 ein Diagramm5 das die erzielte Wirkung bei Messung des Unterdrucks direkt am hinteren Schall-7 a diagram 5 showing the effect achieved when measuring the negative pressure directly on the rear sound
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dämpfer ohne Einfügung eines Venturirohres veranschaulicht, wobei der Motor im Leerlauf betrieben wurde, undDamper illustrated without the insertion of a venturi, the engine being operated at idle was, and
Fig. 8 ein Diagramm entsprechend der Darstellung in Fig. 7, wobei in diesem Fall der Motor mit Vollgas im dritten Gang bei Teillast betrieben wurde,8 shows a diagram corresponding to the illustration in FIG. 7, in which case the engine is at full throttle was operated in third gear at partial load,
Fig. 1 veranschaulicht das allgemeine Prinzip bei Verwendung eines Venturirohrs, durch das unter Ausbildung einer Einschnürung V im Auspuffrohr S eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der Abgase erreicht wird. Diese Geschwindigkeitsänderung führt zu einem negativen Differenzdruck ΔΡ in dem Röhrchen T, durch das die Einschnürung V mit dem Boden F des Schalldämpfers M verbunden ist.Fig. 1 illustrates the general principle when using a venturi through which under training a constriction V in the exhaust pipe S a change in the flow rate of the exhaust gases is achieved. These Change in speed leads to a negative differential pressure ΔΡ in the tube T, through which the constriction V is connected to the bottom F of the muffler M.
Je nach Ausführung der Auspuffanlage sind unterschiedliche Anordnungsschemata der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung zweckmäßig. So wird nach Fig. 2 der Fall eines an der Eintrittsseite der Abgase nach unten geneigten Auspufftopfes bzw. Schalldämpfers dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich der Abschnitt der Auspuffanlage mit dem Venturirohr V, in dem Rohr S-, vor dem Einlaß in den Schalldämpfer M,, Durch ein Röhrchen T-, ist die den Venturi-Effekt hervorrufende Verengung oder Einschnürung V, mic dem Deckel Ci des Schalldämpfers verbunden. Das Röhrchen Τ-· mündet in einen tiefliegenden Teil des Deckels C-, . Das sich bildende, gestrichelt angedeutete Kondensat wird durch das durch die Auspuffanlage strömende Medium wieder aufgenommen und mit den ausströmenden Gasen ausgetragen.Depending on the design of the exhaust system, there are different arrangements of the device according to the present invention Invention expedient. Thus, as shown in Fig. 2, the case of one inclined downward on the inlet side of the exhaust gases Muffler or muffler shown. In this exemplary embodiment, the section is located the exhaust system with the Venturi pipe V, in the pipe S-, in front of the inlet in the muffler M ,, Through a tube T- is the one that causes the Venturi effect Constriction or constriction V, mic connected to the cover Ci of the silencer. The tube Τ- · opens into a deep part of the cover C-,. The condensate that forms and is indicated by dashed lines is taken up again by the medium flowing through the exhaust system and with the outflowing gases carried out.
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In Fig. 3 ist der Normalfall eines waagrecht angeordneten Auspuff topf es bzw. Schalldämpfers M? dargestellt. In diesem Beispiel wird die den Venturi-Effekt hervorrufende Verengung oder Einschnürung V^ am Auslaß des hinteren Auspuffrohres S^ angeordnet und durch ein Röhrchen T? wiederum mit dem unteren Teil des Deckels Cy an der Auslaßseite des Schalldämpfers SYL verbunden. In Fig. 3 is the normal case of a horizontally arranged exhaust pot it or muffler M? shown. In this example, the constriction or constriction V ^ causing the Venturi effect is arranged at the outlet of the rear exhaust pipe S ^ and is passed through a tube T ? in turn connected to the lower part of the cover Cy on the outlet side of the silencer SYL.
Fig« 4 zeigt eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art, bei dem die Venturi-Verengung V^ im Fallstrom eingesetzt oder ausgebildet isty und zwar bei einem an der Auslaßseite nach unten geneigten Schalldämpfers Mo-Bei einer solchen Ausbildungsart ist die das Venturirohr bildende Verengung V« wiederum im hinteren Auspuffrohr So an der Auslaßseite des Schalldämpfers Mo angeordnet und ist über ein Röhrchen To mit dem unten liegenden Teil des Schalldämpfers bzw» des Auspufftopfes M^ verbunden«Fig. 4 shows a device of the type according to the invention, in which the Venturi constriction V ^ is used in the downdraft or is trained at one of the Downward sloping muffler outlet side Mo-Bei One such type of construction is the constriction V «, which forms the venturi, in turn in the rear exhaust pipe So arranged on the outlet side of the muffler Mo and is via a tube To with the one below Part of the silencer or »the muffler M ^ tied together"
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch ohne ein Verbindungsröhrchen der dargestellten Art realisieren,, und zwar dadurchs daß im Deckel des Schalldämpfers ein besonderer Kanal eingefügt wird, durch den sich die Flüssigkeit ansaugen und in das ausströmende Medium eintragen läßt οThe inventive method can also be without a connection tube of the type shown to realize ,, namely in s that a particular channel is inserted in the lid of the muffler, through which the liquid sucking and can enter into the effluent ο
Die geschilderten Maßnahmen nach der Erfindung wurden an einem Personenwagen verwirklichts der einen Hubraum von 2 1 besaß j dessen Auspuffrohr mit einem Innendurchmesser von 42 mm ausgebildet war und dessen maximales Abgasvo-The described measures according to the invention were implemented on a passenger car s had a displacement of 2 liters j whose exhaust pipe was designed with an inner diameter of 42 mm and whose maximum exhaust gas volume
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lumen 6 m /min bei 6000 Umdrehungen/min und einer maximalen Austrittsgeschwindigkeit der Gase von 72,16 m/sec betrug. Die vorgenommenen Tests und Messungen bestätigten die beschriebenen Eigenschaften und Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung.lumen 6 m / min at 6000 revolutions / min and a maximum exit speed of the gases of Was 72.16 m / sec. The tests and measurements carried out confirmed the properties and advantages described of the method according to the invention.
Bei einer Ausbildung eines Venturirohres mit 35 mm Innendurchmesser am hinteren Auspuffrohr (Endrohr) und bei Verwendung eines Röhrchens mit 11 mm Innendurchmesser zur Übertragung des Unterdrucks läßt sich aus den Diagrammen in den Figg. 5 und 6 das Entstehen und die Höhe des Unterdrucks in Abhängigkeit von der Motordrehzahl entnehmen. Ein Unterdruck zeigt sich sehr deutlich bei 1000 Umdrehungen pro min.; der Unterdruck läßt im Bereich von 2000 bis 3000 Umdrehungen pro min. nach und steigt dann bei höheren Drehzahlen an. Der Anstieg des Gegendrucks ist bis ca. 4000 Umdrehungen pro min. nahezu Null, beträgt bei 5000 Umdrehungen pro min. 4,8 % und bei 6000 Umdrehungen pro min. 8,2 %. Der Anstieg des Gegendrucks ist somit sehr gering.When a Venturi tube is formed with an inner diameter of 35 mm on the rear exhaust pipe (tail pipe) and when using a tube with an internal diameter of 11 mm for the transmission of the negative pressure can be from the diagrams in Figg. 5 and 6 the arising and the height the vacuum depending on the engine speed. A negative pressure is very clear at 1000 revolutions per min .; the negative pressure decreases in the range from 2000 to 3000 revolutions per minute and then increases at higher speeds. The increase in back pressure is almost up to approx. 4000 revolutions per minute Zero is 4.8% at 5000 revolutions per minute and 8.2% at 6000 revolutions per minute. The increase in back pressure is therefore very low.
Wird der Unterdruck direkt am hinteren Auspuffrohr ohne Einfügung eines Venturirohres gemessen, ergeben sich interessante Ergebnisse, die in den Diagrammen gemäß Fig. 7 und Fig. 8 dargestellt sind. Im Rahmen eines praktischen Testes wurde das den Druck übertragende Röhrchen mit einem Wasserbehälter verbunden. Dabei wurde festgestellt, daß bereits bei 1000 bis 2000 Umdrehungen pro min. im Leerlauf ein Überdruck von 7 bis 10 cm Wassersäule erreicht wird und daß es von 3000 Umdrehungen pro min. an aufwärts mit voller Beschleunigung bei einem Druckgefälle von 10 cm Wassersäule gelingt, die Flüssigkeit nach außen abzuleiten.If the negative pressure is measured directly on the rear exhaust pipe without inserting a venturi, interesting results result Results shown in the graphs of FIGS. 7 and 8. As part of a practical Testes, the pressure transmitting tube was connected to a water container. It was found that already at 1000 to 2000 revolutions per minute in idle an overpressure of 7 to 10 cm water column is reached and that it is from 3000 revolutions per minute upwards with full acceleration at a Pressure gradient of 10 cm water column succeeds in diverting the liquid to the outside.
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Auf diese Weise konnte festgestellt werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Praxis mit gutem Ergebnis arbeitet« Der erzeugte Unterdruck hängt von der Verengung des Auspuffrohres abs durch die jedoch der Gegendruck der Auspuffanlage und damit die zur Verfügung stehende Motorleistung beeinflußt wird» Daher müssen für jede Auspuffanlage experimentell die geeignetsten Parameter ermittelt werdens um einen bestmöglichen Kompromiß zwischen dem Unterdruck und dem Gegendruck zu finden. Es hat sich ferner gezeigts daß das Verfahren auch ohne eine Venturi-Verengung realisierbar ist, wenn die Vorrichtung in bestimmter Weise am hinteren Auspuffrohr plaziert wird bzw. wenn das Endrohr der Auspuffanlage derart ausgebildet wird, daß der beschriebene Effekt eintritt οIn this way, it was found that the device of the invention operates in practice with good results "The vacuum created depends on the narrowing of the exhaust pipe from s by, however, the back pressure of the exhaust system and thus influences their available engine power" is therefore necessary for s can be determined experimentally each exhaust system most appropriate parameters for the best possible compromise between the vacuum and the impression to find. It has also been found that the s method may be practiced without a venturi constriction, when the device is placed in a certain way to the rear exhaust pipe and the tail pipe if the exhaust system is constructed such that the described effect occurs ο
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind über das Beschriebene hinausgehende Abwandlungen möglich. Die Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens lassen sich ebenfalls zur Anpassung an spezielle Fahrzeuge oder Bremsanlagen abwandeln=Modifications beyond what has been described are possible within the scope of the method according to the invention. the Devices for performing the method can also be adapted to special vehicles or Modify braking systems =
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