DE1292669B

DE1292669B - Auspufftopf fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1292669B
Application number: DEA46587A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-07-17
Filing date: 1964-07-15
Publication date: 1969-04-17
Also published as: MY7000163A; GB1073143A

Description

Die Erfindung betrifft einen Auspufftopf für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit mehreren hintereinanderliegenden, durch Leitungen verbundenen Kammern.
Die Abgase der Motoren von Kraftfahrzeugen enthalten Kohlenstoff, Kohlenmonoxyd, Aldehyd, Stickoxyd, Bleiverbindungen, Schwefeldioxyd, Benzypren und Kohlenwasserstoffe. Diese Giftstoffe gelangen mit den Abgasen in die Atmosphäre. Die Luftverunreinigung bzw. -vergiftung verursacht Krankheiten, die eine ernste Bedrohung für das menschliche Leben darstellen.
Vom Standpunkt der Verkehrssicherheit ist der Nachteil hervorzuheben, daß durch die Abgabe einer großen Menge von schwarzem Rauch bzw. Qualm die Sicht auf den Straßen beeinträchtigt und die Möglichkeit von Unfällen erhöht wird. Es hat sich erwiesen, daß das Einatmen der verunreinigten Luft, die Partikeln enthält, welche einen Durchmesser von unter 1 #x haben, wenn dieses Einatmen über längere Zeiträume erfolgt, Krebs verursacht, da Benzypren, welches an der Oberfläche der Partikeln anhaftet, in die Lunge eingeatmet wird.
Es sind Auspufftöpfe bzw. Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen bekannt, die mehrere hintereinanderliegende, durch Leitungen verbundene Kammern aufweisen, die von Filtermaterial umschlossen sind, das durch eine gegebenenfalls perforierte Wandung begrenzt ist. Durch diese Vorrichtungen, die zum Teil nur die Aufgabe der Schalldämpfung erfüllen können, läßt sich eine intensive Reinigung, insbesondere eine Ausscheidung von festen Teilchen und eine Entgiftung, nur unvollkommen erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kohlenstoff und andere giftige Stoffe aus den Abgasen von Kraftfahrzeugmotoren zu beseitigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Auspufftopf der oben angegebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß mit allseitigem Abstand innerhalb der der Filterkammern Expansionskammern angeordnet sind, die an die Eintrittsleitung bzw. die Verbindungsleitungen anschließen und eine mit Ausnahme der stromabwärts gelegenen Stirnseite perforierte Wandung aufweisen, und daß sämtliche Kammern in an sich bekannter Weise kugelig ausgebildet sind.
Durch die praktisch adiabatisch verlaufende Expansion in den Expansionskammern nimmt in diesen die Gastemperatur ab, und zwar auf eine Temperatur unterhalb des Taupunktes des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfs; so daß Wasser kondensiert. Die dadurch erzeugten Wassertröpfchen dienen dazu, mikroskopisch kleine Festteilchen anzuziehen, deren Abscheidung bei bekannten Vorrichtungen sehr schwierig war. Es wird auch eine gute Abscheidung sämtlicher Typen von Aldehyden und von organischen Bleiverbindungen erreicht, so daß man mit dem Auspufftopf gemäß der Erfindung auch eine physikalische Reinigungswirkung zusätzlich zur chemischen erhält. Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung lassen sich auch lange Betriebszeiten erreichen, da bei zunehmender Verschmutzung des Filtermaterials in den vorderen Kammern noch eine ausreichende Expansion in den nachgeschalteten Kammern zu erreichen ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g.1 in schaubildlicher Darstellung, teilweise geschnitten, einen Auspufftopf gemäß der Erfindung und; F i g. 2 in schematischer Darstellung in kleinerem Maßstab als F i g,1. einen Längsschnitt durch den Auspufftopf.
Der in den Auspufftopf eintretende Gasstrom ist mit 1 und der austretende Abgasstrom mit U bezeichnet. Der Auspufftopf enthält mehrere Expansionskammern 3, die kugelig ausgebildet sind; deren Wand perforiert ist und die einen größeren Querschnitt aufweisen als die in die Expansionskammer führenden Eintrittsrohre. Die Kammer 3, die eine perforierte Wand 1 hat, ist von der Kondetisationskammer 4 umgeben, deren ebenfalls kugelige Wand 5 perforiert ist. Zwischen der Wand 5 der Kondensationskammer 4 und der Innenfläche der Gehäusewand 17 ist wärmebeständiges Filtermaterial 6, z: B. Glaswolle, so eingebracht, daß es eine gleichmäßige Dichte hat. Der dargestellte Auspufftopf hat drei Filterkammern, die in Richtung der Achse des Auspufftopfs verbunden sind. Zwischen den Filterkammern liegen perforierte Trennwände 7, 8, 9 und 10. Die Wand an der Austrittsseite des Auspufftopfs hat ebenfalls Perforierungen. Die zu den Expansionskammern 3' "und 3" führenden, in der Mittellängsachse des Auspufftopfs liegenden Leitungen 12 und 13 haben denselben Durchmesser bzw. Durchtrittsquerschnitt wie die Leitung 2 am Eintritt in den Auspufftopf.
Das Volumen der Expansionskammer wird so gewählt, daß wasserdampfhaltiges Abgas infolge der durch die Expansion verursachten Temperaturabnahme übersättigt wird. Man kann eine Abschirmplatte in der Expansionskammer-anbringen, durch welche die Abgase umgelenkt werden, um zu verhindern, daß große Köhlenstoffpartikeln direkt durch die Leitungen 12, 13 aus dem Auspufftopf austreten.
Durch Kühlung, z. B. mittels eines Gebläses, kann die Wand 17 gekühlt werden, um die Temperatur im Auspufftopf herabzusetzen und den Wirkungsgrad der Expansion zu erhöhen.
Es können auch mehr oder weniger als drei Filterkammern vorgesehen sein. Die aus der Expansionskammer 3 austretenden- Kohlenstoffpartikeln nehmen Wasser aus den Abgasen in der Kondensationskammer 4 auf und ballen sich zu größeren Klümpchen zusammen, die schließlich in dem wärmebeständigen Filtermaterial 6 in der Filterkammer hängenbleiben.
Sobald in der ersten Filterkammer Kohlenstoffteilchen auf der perforierten Wand und dem hitzebeständigen Filtermaterial bis zu einem gewissen Grad der Sättigung angesammelt sind, stellt sich von selbst ein Abgasstrom durch das Verbindungsrohr 12 zur Expansionskammer 3' der zweiten Filterkammer ein, da der Durchflußwiderstand in der ersten Filterkammer durch die Ablagerungen vergrößert wird. Anders ausgedrückt, bevorzugt der Abgasstrom den Weg a an Stelle des Wegs b (vgl. F i g. 2).
Sobald die »Sättigung« der zweiten Filterkammer eintritt, wird der Vorgang der Expansion in die dritte Filterkammer übertragen. Dort setzt sich die Anlagerung von Wasser und Giftstoffen an die Kohlenstoffpartikeln fort.
Bei Versuchen mit dem neuen Auspufftopf wurde hinsichtlich des Auffangens fester Schwebestoffe bzw. Kohlenstoffpartikeln ein hoher Wirkungsgrad festgestellt. Bei Überlast, wie sie beim Start bzw. beim Fahren in der Steigung vorliegt, wurde gemessen, daß 60 bis 70% dieser Schwebestoffe herausgefiltert werden. Bei einer Geschwindigkeit von mehr als 60 km/h des Kraftfahrzeugs (bei einer Motordrehzahl von 2200 U/min) betrug der Wirkungsgrad des Filters 60 bis 70%.
Der Auspufftopf gemäß der Erfindung wirkt als Geräuschdämpfer. Zur Kühlung des Auspufftopfs können an seiner Außenseite Rippen vorgesehen sein, die in Achsenrichtung oder in Spiralplatten verlaufen.

Claims

Patentanspruch: Auspufftopf für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit mehreren hintereinanderliegenden, durch Leitungen verbundenen Kammern, die von gegebenenfalls durch eine perforierte Wandung begrenztem Filtermaterial umschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit allseitigem Abstand innerhalb dieser Kammern (4, 4', 4") Kammern (3, 3', 3") angeordnet sind, die an die Eintrittsleitung (2) bzw. die Verbindungsleitungen (12, 13) anschließen und eine mit Ausnahme der stromabwärts gelegenen Stirnseite (16, 16', 16") perforierte Wandung (1) aufweisen, und daß sämtliche Kammern in an sich bekannter Weise kugelig ausgebildet sind.