DE3018277A1

DE3018277A1 - Brennkraftmaschine, insbesondere dieselmotor

Info

Publication number: DE3018277A1
Application number: DE19803018277
Authority: DE
Inventors: Hans Prof Dipl Ing Dr Dr List
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-05-29
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1980-12-04
Also published as: AT367169B; JPS5846651B2; JPS55161914A; FR2457978B1; ATA392179A; FR2457978A1

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, mit mindestens einem als Auskleidung der Auspuffleitung zwischen Auslaßventil und Auspuff Sammelleitung im Abstand von der Wandung der Auspuffleitung angeordneten rohrartigen Putter. Bei dieser ■bekannten Brennkraftmaschine soll die Auskleidung in der Auspuffleitung eine Abkühlung der Abgase vermindern, nachdem diese das Auslaßventil durchströmt haben und bevor sie in eine aus einer oder mehreren Keaktionskammera bestehenden Anlage gelangen. Durch die Erhaltung einer verhältnismäßig hohen Abgastemperatür während einer verhältnismäßig langen Zeit sollen die an die Atmosphäre abgegebenen Mengen unverbrannter Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyde verringert werden. Es ist eine Ausführung dieser Art bekannt_? bei welcher die aus mehreren Rohrstücken zusammengesetzten glatten Auskleidungen der Auspuffleitung besonders dünnwandig und dementsprechend schwingungsanfällig weil nachgiebig gestaltet sind, wodurch zu dem komplizierten Aufbau der dort angewendeten Innenverkleidung noch eine sehr aufwendige Einbauprozedur hinzukommt. Die angestrebte Wirkung dieser Auskleidungen wird offenbar wegen eines ungenügenden Wärmeaus bausches mit den Auspuffgasen nicht in einen zufriedenstellenden Ausmaß erhalten.

Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Ausführung zu vermeiden und die vom Abgasstrom teilweise fest und teilweise flüssig oder dampfförmig mitgeführten, vom Kraftstoff her stammenden -Schadstoffe möglichst weitgehend zu beseitigen. Diese Schadstoffe setzen sich aus Suß (0) und CH-Soffen sowie aus OH und 0 bestehenden Particulates zusammen. Es ist bekannt, daß diese Schadstoffe bei entsprechend hoher Temperatur oxydierbar, also in unschädliche Stoffe umwandelbar sind.

Erfinduagsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Futter innen mit vorzugsweise in Strömungsrichtung der Auspuffgase verlaufenden Rippen versehen ist₉ wodurch.die Wärmeübe^gangsflache zwischen Abgasstrom und rohrartigem

030049/0728

Teil vergrößert und dadurch der Wärmeaustausch verbessert wird· Diese Rippen können auch in irgendeiner Porm schräg zur Strömungsrichtung der Auspuffgase angeordnet werden, wenn dies die speziellen Anforderungen bezüglich Wärmeübergang und der beabsichtigten Fachverbrennung der genannten Schadstoffe als zweckmäßig erscheinen lassen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können zumindest die rippenförmigen Teile des Putters, vorzugsweise an ihrer Oberfläche, aus einem Material, z.B. aus einer Metallverbindung, insbesondere Metalloxid, wie Ceroxid, gefertigt sein, das katalytische Wirkungen hinsichtlich der Oxydation der CH-hältigen Schadstoffe und der Particulates hat. Dadurch wird die Verbrennung der Schadstoffe verbessert, ohne eine allzu hohe Temperatur der rohrartigen Einsatzteile erreichen zu müssen.

Bei bestimmten Betriebsbedingungen kann es sich als zweckmäßig und vorteilhaft erweisen, wenn, gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, das Putter mindestenes in seinem Rippen tragenden Teil, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des Putters elektrisch beheizbar ist. Durch zeitweise zusätzliche elektrische Beheizung des Putters wird dessen Temperatur weiter erhöht, wobei die Heizleistung in Abhängigkeit von der Temperatur des betreffenden rohrartigen Teiles gesteuert sein kann. Vorzugsweise wird dabei die zusätzliche elektrische Beheizung dann abgeschaltet, wenn eine vorbestimmte Temperatur des rohrartigen Teiles erreicht ist.

Zweckmäßig ist das Putter, insbesondere dessen Wandstärke, unter Berücksichtigung von dessen Wärmeisolierung und allfälliger zusätzlicher elektrischer Beheizung so bemessen, daß die Entzündung und Verbrennung der brennbaren Schadstoffe in einem möglichst großen Umfang gesichert ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der pulsierende Abgasstrom hauptsächlich im Vorauspuffbereich das rohrartige Putter, an dem er mit großer Geschwindigkeit vorbeiströmt, erhitzt, die übrige Zeit jedoch kaum Wärme abgibt. Das

030049/0728

roiirartige Futter muß also durch diese stoßweise Erhitzung auf die gewünschte Temperatur gebracht werden,, bei welcher die Schadstoffe entzündet und verbrannt werden. Die durch die Verbrennung der Schadstoffe freiwerdende Wärmemenge kommt dann einer Erwärmung des Futters wieder zugute. Die Wärmeableitung zum Zylinderkopf hin muß so mit der Wärmezufuhr in entsprechenden Einklang gebracht werden. Soferne es schwierig ist, eine konstruktive Lösung unter diesen Voraussetzungen zu finden, ist es denkbar, daß zur Erzielung der erforderlichen Temperatur das Futter eine zusätzliche und zeitweise elektrische Beheizung dieser Teile vorgesehen wird, was bei der Bemessung dieser Teile bzw» der Wärmeisolierung au berücksichtigen ist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen in vereinfachter Darstellung :

Figo 1 den Zylinderkopf samt Anschluß an den um 90° gedreht dargestellten Auspuffkrümmer bzw. die AuspuffSammelleitung und

Fig. 2 einen Schnitt nach der LiJiie II-II in Fig. 1.

Im wassergekühlten Zylinderkopf 1 ist in einer Büchse 2 das Auslaßventil 3 mit seinem Schaft 3' axial verschiebbar gelagerte An dem Sitz 4- des Auslaßventils 3 schließt sich der Auslaßkanal 5 an, der an der Seitenfläche 6 aus dem Zylinderkopf ausmündet. In diesen Zylinderkopf 1 ist ein rohrförmiges Futter 7 aus hitzebeständigem Material unter Belassung eines ringförmigen Zwischenraumes 8 eingesetzt. Dieses Futter 7 ist mittels eines Flansches 9 an der Seitenfläche 6 des Zylinderkopfes 1 befestigt, wobei zwischen Flansch 9 und Seitenfläche 6 eine wärmeisolierende Dichtung 10, z.B., aus Asbest, angeordnet ist. Das somit vom Zylinderkopf 1 tfärmeisolierte Futter 7 bildet mit einem Innenraum 11 praktisch stufen- und fugenlos die Fortsetzung des Auslaßkanals 5ο Im Bereich des Butzens 12 für die Führung des Ventilschaftes 3¹ weist das Futter 7 eine entsprechende

0 300 4 9/072 8 _BAD OFUGW^

Ausnehmung 13 auf. Der ringförmige Zwischenraum 8 ist im Wesentlichen vom Abgas nicht durchströmt, wodurch eine gute Wärmeisolierung gegenüber dem Zylinderkopf gegeben ist. Die äußere Kontur 14 dieses ringförmigen Zwischenraumes 8 ist gegenüber dem Auslaßkanal 5 entsprechend erweitert. Sr kann ggf. mit wärmeisolierendem Material angefüllt sein. Zur Vergrößerung der Oberfläche gegenüber dem Abgas strom weist der Innenraum 11 des rohrförmigen Futters 7 in Sichtung des Abgasstromes verlaufende Rippen 15 auf. Diese Rippen können sowohl hinsichtlich der Anzahl;, als auch hinsichtlich Höhe und neigung gegenüber dem Abgasstrom variieren.

Der im linken Teil der Fig. 1 dargestellte Abgasstutaen 16 samt Abgassammeirohr 17 ist gegenüber der im rechten Teil der Fig. 1 der Anschaulichkeit wegen um 90° verdreht dargestellt. Im Abgasstutzen 16 ist ähnlich wie. im Zylinderköp||;1 ein rohrförmiges Futter 18 unter Bildung eines ringförmigen Zwischenraumes 19 angeordnet. Die Befestigung dieses Futters 18 erfolgt analog mittels eines Flansches 20 am Flansch 21 des Abgasstutzens 16 unter Zwischenlage einer wärmeisolierenden Dichtung 22. Zwischen den beiden Flanschen 9 und 20 ist eine weitere vorzugsweise ebenfalls wärmeisolierende Dichtung 25 vorgesehen. Die Befestigung der in der Zeichnung auSeinandergezogenen Teile erfolgt mittels über den Umfang verteilter Durchgangsschrauben, von denen eine durch deren Hittellinie 24 angedeutet ist.

Das rohrförmige Futter 18 weist ebenfalls "in Strömungsrichtung liegende Hippen 25 auf, die ähnlich wie in Fig 2 für das Futter 7 dargestellt, aussehen können. Die beiden Futter 7 und 18 können aus einem Material bestehen, das hinsichtlich der Oxydation der CH-hältigen Schadstoffe und der Particulates eine katalytisch« Wirkung aufweist. Als Materialien kommen verschiedene Metallverbindungen, insbesondere Metalloxyde, wie Ceroz^de, in Frage. Diese Stoffe mit katalytischer Wirkung können auf einem Tragkörper in der erforderlichen Schichtstärke aufgebracht sein.

0-30049/0728

Falls erforderlich, kann bei einer Anordnung wie in Pig. ■and 2 dargestellt, auch eine zusätzliche elektrische;: Heizeinrichtung vorgesehen sein, welche z.B. in den"iRingspalten 8 und 19 elektrisch isolierend untergebracht Und mit einer Temperaturregeleinrichtung in Verbindung sein könnte, welche die ringförmigen Teile wenigstens zeitweise auf einer vorbestimmten Temperatur halte

1980 04- 22
Kr/Ze

It

030049/0728

Leerseite

Claims

IHR ZEICHEN IHR SCHREIBEN VOM UNSER ZEICHEN D-3400 QÖTTINQEN,

YOUR REF. VOUR LETTER OUR REF. FOTTERWEG 6

10.599/k4 12.05.1980
Dipl.-Ing. Dr.Dr.h.c. Hans List, Professor, A - Graz

Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor

Patentansprüche :

Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, mit mindestens einem als Auskleidung der Auspuffleitung zwischen Auslaßventil und AuspuffSammelleitung im Abstand von der
Wandung der Auspuffleitung angeordneten rohrartigen Futter, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter innen mit vorzugsweise in Strömungsrichtung der Auspuffgase verlaufenden
Rippen versehen ist.
2. Brennkraftmaschine na^h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter mindastens in seinem Rippen tragenden Teil, vorzugsweise in Abaängigkeit von der Temperatur des Futters elektrisch beheisbar ist.

030049/0728

"original inspected

3Of8277
3. Brennkraftmaschine nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die rippenförmigen
Teile des Futters, vorzugsweise an ihrer Oberfläche, aus einem Material, z.B. aus einer Metallverbindung, insbesondere Metalloxid, wie Ceroxid, gefertigt ist bzw. sind, das katalytische Wirkungen hinsichtlich der Oxydation der CH-hältigen Schadstoffe und der
Particulates hat.

030049/0728